膝关节

刘晓敏   王学锋  吕劲   袁锦波  蒲勇华   刘潇  吴松

目的建立一个包括后外侧复合体（posterolateral complex，PLC）的完整膝关节三维有限元模型，并在该模型上进行模拟重建生物力学分析。 方法以1名26岁男性志愿者为实验对象，MRI扫描膝关节，获得膝关节冠状位、矢状位和横轴位图像数据。应用Mimics 10.01、Hyperworks 8.0等软件在二维图像数据上提取膝关节各个切片轮廓数据，分别建立骨组织、半月板、关节软骨和韧带的三维模型，在此基础上应用Unigraphics NX 4.0软件的网格划分、材料属性定义、部件连接、接触定义功能建立包括PLC的膝关节三维有限元模型。对模型进行位移测试并用于PLC模拟重建生物力学分析。 结果成功制备包括PLC的膝关节三维有限元模型。在134 N前向力作用下，胫骨向前位移为4.83 mm。于膝关节三维有限元模型上进行PLC模拟重建生物力学分析，在10 N·m内翻和外旋力矩作用工况下，模拟重建后膝关节内翻和外旋角度均大于PLC完整时，并且都小于PLC缺失时。 结论采用逆向工程学原理可建立包括PLC的膝关节三维有限元模型，且该模型有效，可作为PLC模拟重建生物力学分析的基础模型。