膝内翻对踝关节接触特征影响的有限元分析

• 作者: 侯广武 刘士明 周恩昌 姜金凯 葛英林
• 来源期刊: 临床骨科杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 膝内翻 踝关节 有限元分析 创伤性关节炎
• 年，卷（期）: 2016,（4）
• 所属期刊栏目: 实验研究 Experiment and Clinical Practice
• 页码范围: 504-507
• 页数: 4页
• 分类号: R684.2|R684.3
• 字数: 2953字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1008-0287.2016.04.049

摘要

目的：应用有限元分析的方法研究膝内翻不同角度对踝关节接触特征的影响。方法利用逆向建模技术,将正常成人志愿者右下肢三维CT数据在Mimics 10．0、Geomagic 7．0软件中对相关组织进行重建,将三维模型导入Hypermesh 10．0软件中进行网格划分,利用其Morph功能改变股胫角分别生成0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°膝内翻模型,在Abaqus 6．9中添加受力工况,进行有限元分析。结果建立的下肢三维有限元模型,共75230个节点、204745个单元。0°模型胫距关节总接触面积为264．65 mm2,接触应力主要分布在前内、前外、后外3个象限。在10°模型中,前外、后外2个象限的接触应力明显减小,前内及后内象限的接触应力显著增大,与0°模型比较差异有统计学意义(P<0．05)。30°模型与0°模型比较,接触应力区的图形相似,应力值差异有统计学意义(P<0．01)。与0°模型比较,应力区中心曲线在10°模型中内移约2．44 mm,20°模型中外移约3．47 mm,30°模型外移4．26 mm。在20°模型中外踝-距骨接触面的应力值为1．67 MPa,至30°模型该应力值增大至3．42 MPa。结论膝内翻不仅影响膝关节的应力分布,而且使胫距关节峰值应力增大、外移,足底部出现代偿性外翻,诱发创伤性关节炎及扁平足。