不同胫骨隧道角度重建后交叉韧带术后移植物应力有限元分析.pdfVIP

1月第29卷第1期2025.Vol.29.No.1

生物医学工程与临床2025年BMEClinMed,January

网络出版时间：2024-12-24

络山10:12:38DOI:10.13339/ki.sglc013

基础研究024-12-2410:12:38DOI:10.13339/ki.sglc013

网络出版地址：/urlid/12.1329.R1730.026

不同胫骨隧道角度重建后交叉韧带术后移植物应力有限元分析

李媛1,王腾骄12,薛军1,李志强1,高林翼1,武建康1

摘要：目的通过三维有限元分析研究不同胫骨隧道角度解剖单束重建后交叉韧带(PCL)术后移植物的应力分布及

胫骨隧道的变化情况，从生物力学角度寻找最优的胫骨隧道角度。方法选择1例健康成年男性志愿者膝关节伸直位的

CT和MRI图像,通过Mimics、Geomagic、Solidworks软件构建膝关节三维有限元模型并模拟PC工解剖单束重建。在矢状

位上分别建立40°、45°、50°55°、60°胫骨隧道，然后导人ANSYS软件对三维重建的膝关节分别施加5种模式的应力：在

股骨顶端施加750N的纵向载荷；胫骨远端施加10N·m内外翻扭矩、5N·m内外旋扭矩，分析在不同胫骨隧道角度下，

移植物在胫骨隧道出口处的应力的分布情况及胫骨隧道的变化。结果移植物的最大等效应力和切应力主要分布在股

骨隧道人口的后侧和胫骨隧道出口的前侧（等效应力在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋，TTA为

40°、45°、50°、55°、60°时分别为17.94、21.64、26.89、22.23、17.51MPa,6.14

7.48、7.72MPa，14.45、16.91、21.64、17.02、13.91MPa，9.66、11.19、14.46、10.75、8.90MPa；切应力在股骨端施加轴向扭矩、

膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋，TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为2.87、3.47、3.01、3.36、3.22MPa，1.21、1.44、1.25、

1.39不同胫骨隧道

角度重建PCL后移植物的最大主应力主要位于股骨隧道人口的前后侧和胫骨隧道出口的前侧（在股骨端施加轴向扭

矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋，TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为24.22、28.33、34.11、27.14、25.48MPa，7.81、

7.26

2.55MPa)。胫骨隧道出口的最大等效应力分布在隧道壁的前侧和后侧(在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内

旋、膝外旋，TTA为40°、45°、50°、55°60°时分别为18.16、17.73、16.20、16.32、12.52MPa,9.24、9.03、8.31、8.22、2.36MPa，

10.54结论当胫骨隧

道角度在50°附近时可以缓解移植物应力及胫骨隧道出口周围的应力的分布。

关键词：后交叉韧带重建；胫骨隧道；移