不同侧切角度和触地模式下膝关节内部应力的有限元分析.pdfVIP

中國康复区学集志2024年，第39卷，第10期

·临床研究

不同侧切角度和触地模式下膝关节内部应力的

有限元分析*

孙媛刘陆帅1马运超1.2

摘要

目的：基于已验证的膝关节有限元模型，分析不同侧切角度和触地模式下的膝关节生物力学特征，为足球运动员预

防侧切运动损伤和损伤后制定康复训练方案提供理论依据。

方法：采集15名男子足球运动员（均为国家二级运动员水平及以上）在6m/s土10%的速度下以前、后触地模式进行

45°90°、135°的侧切运动，通过Visual3D软件计算膝关节运动学、动力学数据，基于已验证的膝关节模型分别对6

种触地动作中地面反作用力峰值时刻做数值仿真。

结果：①侧切角度与膝关节屈曲峰值角度正相关（P0.05），即侧切角度增大时，膝关节屈曲峰值角度随之增大，垂直

地面反作用力随侧切角度呈现出显著性的相反趋势（P0.05);②前足触地和后足触地在运动学和动力学上存在显

著差异(P0.05）。前足触地模式下，膝关节屈曲角度、外翻和内旋峰值角度较大，伴随着较大的向上地面反作用力；

③侧切触地时刻，半月板VonMises应力和股骨软骨接触应力分布情况呈现出与侧切角度和触地模式相关的特

征。在90°后足触地模式中，内侧半月板体部外缘和内侧股骨软骨出现了明显的应力集中，这可能预示着在此条件

下膝关节损伤风险的增加。

结论：后足触地模式进行90°角度侧切可能导致膝关节内部应力失衡，特别是在内侧半月板外缘产生显著的应力集

中，提示存在较大损伤风险，

关键词足球；侧切；膝关节损伤；半月板撕裂；康复

中图分类号：R684;R493文献标识码：A文章编号：1001-1242(2024)-10-1449-07

Finiteelementanalysisofinternalkneejointstressesunderdifferentside-cutanglesandgroundcontact

modes/SUNYuan,LIULushuai,MAYunchao//ChineseJournalofRehabilitationMedicine,2024,39

(10):1449—1455

Abstract

Objective:Toanalyzethebiomechanicalcharacteristicsofthekneejointunderdifferentlateralcutanglesand

groundcontactmodesusingthevalidatedfiniteelementmodelofthekneejoint,whichprovidedatheoretical

basisforpreventinglateralcutsportsinjuriesinfootballplayersandformulatingrehabilitationtrainingpro-

gramsafterinjury.

Method:Fifteenmalefootballplayers(allofwhomarenationalsecond-levelathletesandabove)wererecruit-

edtoperformcuttingmovementsattheanglesof45°,90oand135°infrontandreartouchdownmodesata

speedof6m/s±10%.ThekinematicsanddynamicsdataofthekneejointwerecalculatedbyVisual3Dsoft-

ware,andthepeakmomentofgroundreactionforceinthesixtou