假肢对线对大腿截肢者健侧膝关节内部接触力学特性的影响

发布时间：2021-02-17 04:41

　　目的研究假肢对线对大腿截肢者健侧膝关节内部接触力学特性的影响。方法通过步态实验分析健全人及大腿截肢者在不同对线条件下行走时下肢运动及地面反作用力（ground reaction force,GRF）差异,并利用三维有限元模型分析接受腔内收和外展的异常对线情况对膝关节内部股骨软骨、胫骨软骨与半月板之间接触力学特性的影响。结果健全人在GRF第1峰值时刻膝关节接触力主要集中在内侧,在GRF第2峰值时刻接触力主要集中在外侧,而截肢者接触力在GRF的两个峰值时刻都集中在内侧。接受腔对线内收6°会导致膝关节内侧应力、接触力、接触面积均明显增大。结论截肢者膝骨关节炎发病率高于健全人与其膝关节内侧长期过载有关,接受腔对线内收会增加大腿截肢者健侧膝关节骨关节疾病的风险,临床对线过程中应尽量避免过度内收。 

【文章来源】：医用生物力学. 2020,35(04)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

膝关节有限元模型及加载方式

在GRF第1峰值时刻，健全人内侧半月板应力相对大于外侧，应力峰值(4.59 MPa)出现在内侧半月板中部。截肢者半月板应力分布较健全人明显向内侧偏移。在“标准”对线情况下，截肢者内侧半月板应力峰值为5.03 MPa;在接受腔内收对线情况下，内侧半月板的应力较“标准”对线情况下明显增大，应力峰值达到11.47 MPa，约为健全人2.5倍;在接受腔外展对线情况下，半月板应力分布相对于“标准”对线情况下向外侧半月板偏移，但内侧半月板应力峰值(4.92 MPa)仍大于健全人。3种不同情况下股骨软骨和胫骨软骨上的应力峰值均出现在内侧，健全人股骨软骨和胫骨软骨的应力峰值分别为1.22、2.29 MPa。截肢者在“标准”对线情况下，股骨软骨和胫骨软骨的应力峰值分别为1.44、2.57 MPa;接受腔内收对线情况下，股骨软骨和胫骨软骨的应力峰值均增大，分别为1.63、2.77 MPa;接受腔外展对线情况下，股骨软骨和胫骨软骨的应力峰值均减小，分别为1.30、2.40 MPa(见图3)。图3 GRF第1峰值时刻膝关节应力分布

图2 健全人及患者不同对线情况下GRF对比进一步分析内外侧半月板和股骨、胫骨之间的接触面积、接触力，发现内侧半月板的接触面积、接触力均大于外侧。截肢者的内侧接触面积、接触力均大于健全人，外侧接触面积、接触力均小于健全人。在“标准”、接受腔外展、接受腔内收3种对线情况下，截肢者内侧半月板的接触面积、接触力在接受腔内收时最大，在接受腔外展时最小;而外侧半月板的接触面积和接触力在接受腔内收时最小，在接受腔外展时最大(见图4)。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]跳伞着陆过程中膝关节损伤的有限元研究[J]. 姚杰,牛文鑫,王旸,樊瑜波,赵沁平.  医用生物力学. 2010(04)
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本文编号：3037447