犁式滑雪转弯膝关节软骨有限元分析

发布时间：2019-07-23 16:41

【摘要】：随机挑选200名实验对象,记录他们的基本信息、关节角度和滑行速度,对其中181个有效数据进行分析.根据1名志愿者的MR,CT数据建立了膝关节140°软骨与骨的三维模型.根据运动学分析结果和膝关节解剖学结构定义载荷及约束,在Abaqus 6.14中得出转弯膝软骨应力集中出现的位置.研究结果表明:体重过大、速度过快时应适当增大转弯半径以减少向心力对膝关节软骨施加的应力;犁式转弯的过弯速度应控制在3 m/s之内.
【图文】：

在140°左右持续时间最长、频率最高．表1实验对象信息统计表Table1Informationstatisticsofexperimentalobjects类别男性女性平均身高/m1.74±0.071.61±0.051.67±0.09体重/kg79.24±11.0457.26±8.0168.42±14.64速度/(m·s－1)1.65±0.231.69±0.491.67±0.38滑行膝角度/(°)150.74±10.56141.88±12.55146.38±12.37转弯膝角度/(°)142.90±10.58135.22±12.49139.63±12.322.2建模结果以选取的骨组织区域为例，将股骨用单独颜色标记．经过手工填补缺失部分，应用Calculate3D将股骨三维重建［4］，如图1所示．分别对胫骨、腓骨、髌骨和股骨等关键部位进行三维重建．在实际情况下各骨组织之间通过韧带相互连接．由于本研究只针对膝关节软骨展开，因此骨模型的建立只是为了确定软骨模型的准确性．基于以上模型的建立并利用MＲ数据对膝关节软骨组织进行提取，最终建立膝关节140°时软骨组织模型，如图2所示．图1骨组织三维重建Fig.13Dreconstructionofbonetissue图2软骨组织三维重建Fig.23Dreconstructionofcartilage1432东北大学学报(自然科学版)第38卷

在140°左右持续时间最长、频率最高．表1实验对象信息统计表Table1Informationstatisticsofexperimentalobjects类别男性女性平均身高/m1.74±0.071.61±0.051.67±0.09体重/kg79.24±11.0457.26±8.0168.42±14.64速度/(m·s－1)1.65±0.231.69±0.491.67±0.38滑行膝角度/(°)150.74±10.56141.88±12.55146.38±12.37转弯膝角度/(°)142.90±10.58135.22±12.49139.63±12.322.2建模结果以选取的骨组织区域为例，将股骨用单独颜色标记．经过手工填补缺失部分，应用Calculate3D将股骨三维重建［4］，如图1所示．分别对胫骨、腓骨、髌骨和股骨等关键部位进行三维重建．在实际情况下各骨组织之间通过韧带相互连接．由于本研究只针对膝关节软骨展开，因此骨模型的建立只是为了确定软骨模型的准确性．基于以上模型的建立并利用MＲ数据对膝关节软骨组织进行提取，最终建立膝关节140°时软骨组织模型，如图2所示．图1骨组织三维重建Fig.13Dreconstructionofbonetissue图2软骨组织三维重建Fig.23Dreconstructionofcartilage1432东北大学学报(自然科学版)第38卷
【作者单位】： 东北大学机械工程与自动化学院;沈阳体育学院运动人体科学学院;
【基金】：辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2015504) 沈阳市科技计划项目(F15-153-1-00) 沈阳体育学院重点资助项目(XKFX1503);沈阳体育学院校级课题(2016KY08)
【分类号】：G804.6

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本文编号：2518271