膝关节半月板三维有限元模型的动态仿真生物力学分析.docVIP

www.CRTER.org 陈文栋，等. 膝关节半月板三维有限元模型的动态仿真生物力学分析 www.CRTER.org 陈文栋，等. 膝关节半月板三维有限元模型的动态仿真生物力学分析 PAGE 4664 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org PAGE 3 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 k 中国组织工程研究 第20卷 第31期 2016–7–22出版 www.CRTER.org Chinese Journal of Tissue Engineering Research July 22, 2016 Vol.20, No.31 ·研究原著· PAGE 4658 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org 膝关节半月板三维有限元模型的动态仿真生物力学分析 陈文栋1，杨 光2(1昆明医科大学第一附属医院麻醉科，云南省昆明市 650032；2常州市第四人民医院骨科，江苏省常州市 213001) 引用本文：陈文栋，杨光. 膝关节半月板三维有限元模型的动态仿真生物力学分析[J].中国组织工程研究，2016，20(31):4658-4664. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.31.014 ORCID: 0000-0002-9388-7653(陈文栋) 文章快速阅读： 应用有限元法动态仿真模拟分析不同屈曲角度下膝关节半月板的生物力学特性 陈文栋，男，1981年生，云南省剑川县人，白族，2012年昆明医科大学毕业，博士，主治医师，主要从事生物医学系统建模及仿真方面的研究。 通讯作者：陈文栋，博士，主治医师，昆明医科大学第一附属医院麻醉科，云南省昆明市 650032 中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:2095-4344 (2016)31-04658-07 稿件接受：2016-05-10 仿真模拟分析该模型在承载300 N垂直载荷下屈曲过程中的生物力学变化 基于正常成人志愿者膝关节MRI数据 运用医学有限元仿真软件Mimics 10.01及逆向工程软件Rapidform XOR3重建全膝关节半月板三维有限元模型 Abaqus 6.10-1 膝关节屈曲0°，30°，60°，90°时，随着角度的增加，外侧半月板应力范围大于内侧半月板；外侧半月板的位移范围较内侧半月板位移大 模型验证： 应力结果与位移结果与Yang和Darryl等的研究结果相似，验证该模型有效 有限元分析结论： 运动过程中外侧半月板的损伤率大于内侧半月板，与此处应力及位移较大有关 文题释义： 半月板三维有限元生物力学模型：随着计算机及相关软件技术的进步，有限元法发展非常迅速，在骨科生物力学领域中占有重要地位，成为了解人体骨骼力学性能非常有用的工具，模型的条件越来越接近正常标本，结构更加可信，并取得了显著研究成果。然而，半月板的生物力学研究一直是众多临床科研工作者的研究热点。 动态仿真：是一个接近真实载荷屈曲过程的根据膝关节半月板相似性能进行的生物力学模拟过程，在该过程中获取膝关节屈曲0°，30°，60°，90°时的生物力学指标，揭示半月板的生物力学变化过程，有助于更好地了解半月板正常的生物力学功能变化规律。 摘要 背景：目前虽然膝关节半月板三维有限元生物力学分析的研究已有报道，对半月板的生物力学变化过程有了一定的认识，但动态仿真模拟在同一载荷条件下屈曲过程中膝关节半月板生物力学分析的报道较少。 目的：应用有限元法动态仿真模拟并分析不同屈曲角度下膝关节半月板的生物力学特性。 方法：基于正常成人志愿者膝关节MRI数据，运用医学有限元仿真软件Mimics 10.01及逆向工程软件Rapidform XOR3重建全膝关节半月板三维有限元模型，并运用高级有限元分析软件Abaqus 6.10-1仿真模拟分析该模型在承载300 N垂直载荷下屈曲过程中的生物力学变化。 结果与结论：①膝关节屈曲0°，30°，60°，90°时，随着角度的增加，最大应力点从内侧半月板后角胫骨附着面前缘移动到外侧半月板前角胫骨附着面后缘，且外侧半月板应力范围大于内侧半月板；②膝关节屈曲0°，30°，60°，90°时，随着角度的增加，最大位移点从接近内侧半月板内缘中点的地方移动到外侧半月板前外上缘，且外侧半月板的位移范围较内侧半月板位移大；③结果提示，半月板是膝关节屈曲过程中主要的承重结构，运动过程中外侧半月板的