膝关节盘状半月板有限元模型的构建及生物力学分析

• 作者: 宣勇 张焱 张美超 樊嵘 穆帅 葛永军
• 来源期刊: 中国矫形外科杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 膝关节 盘状半月板 有限元模型 生物力学
• 年，卷（期）: 2019,（22）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 2071-2075
• 页数: 5页
• 分类号: R318
• 语种: 中文
• DOI: 10.3977/j.issn.1005-8478.2019.22.13

摘要

[目的]通过CT和MRI数据融合构建膝关节盘状半月板有限元模型,并进行有限元分析和验证,为盘状半月板研究提供可靠的有限元模型.[方法]采集包含盘状半月板膝关节CT和MRI影像数据,导入到Mimics软件中,构建膝关节骨骼、半月板等结构的三维模型.以外部标记为参照点进行模型配准,融合成膝关节整体模型.在Ansys软件中进行网格划分,构建膝关节有限元模型.通过解剖观察和测量对有限元模型进行解剖真实度评估,对其设置材料属性、建立边界条件和施加载荷,进行有限元分析,并验证.[结果]在600 N轴向压力下,股骨与胫骨软骨面发生接触,半月板传导轴向载荷.外侧盘状半月板上表面挤压应力峰值为2.21 MPa,出现在体部的中央;内侧半月板上表面挤压应力分布于前角、体部、后角的游离缘,峰值为6.61 MPa,出现后角游离缘.股骨软骨的挤压应力峰值出现在外侧髁,为0.67 MPa;股骨内侧髁挤压应力峰值为0.52 MPa.胫骨软骨的挤压应力峰值出现在内侧平台,为1.39 MPa,胫骨外侧平台挤压应力峰值为0.62MPa.[结论]通过CT和MRI影像数据融合可以构建符合解剖学特征的膝关节盘状半月板有限元整体模型,能为研究盘状半月板生物力学行为提供可靠、有效的有限元模型.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张美超	南方医科大学广东省医学生物力学重点实验室	146	1752	21.0	31.0
2	樊嵘	中国人民解放军联勤保障部第904医院骨科	3	13	1.0	3.0
3	张焱	中国人民解放军联勤保障部第904医院骨科	6	18	2.0	4.0
4	葛永军	中国人民解放军联勤保障部第904医院骨科	1	0	0.0	0.0
5	宣勇	合肥市第二人民医院骨科	1	0	0.0	0.0
6	穆帅	中国人民解放军联勤保障部第904医院骨科	1	0	0.0	0.0