全膝关节置换个体化患者右转步态的骨肌多体动力学仿真

发布时间：2017-09-27 01:01

  本文关键词：全膝关节置换个体化患者右转步态的骨肌多体动力学仿真

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【摘要】：目的构建个体化患者全膝关节置换(total knee replacement,TKR)的骨肌多体力学模型,模拟患者下肢右转步态时体内膝关节的生物力学行为。方法以1位具体患者的相关数据为材料,基于骨肌动力学仿真软件Any Body及其依赖于力的运动学建模方法,建立与患者相对应的TKR下肢骨肌多体动力学模型,并对患者的右转步态进行模拟。通过逆动力学分析右转步态,同时预测患者膝关节接触力、关节运动、肌肉活性和韧带力。结果模型预测的胫骨-股骨关节内、外侧接触力的均值均方根误差分别为285、164 N,相关系数分别为0.95和0.61,预测的髌骨接触力均值最大值为250 N。模型预测的接触力和肌肉活性与患者实验测量结果基本一致。此外,模型预测的胫骨-股骨的伸展弯曲、内外旋和内外翻运动的均值分布范围分别为3°~47°、-3.4°~1.5°、0.2°~-1.5°,胫骨-股骨的前后、上下和内外侧平移的运动范围分别为2.6~9.0 mm、1.6~3.2 mm、4.2~5.2 mm。模型还预测了内、外侧旁系韧带力和后交叉韧带力,其最大值分别为190、108、108 N。结论所开发的模型能够预测人工膝关节体内生物力学行为,为后续研究膝关节假体临床失效问题提供强有力的计算平台。
【作者单位】： 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室;Institute
【关键词】： 人工膝关节 全膝关节置换 右转步态 骨肌多体动力学 接触力 肌肉活性
【基金】：国家自然科学基金项目(51205303,51323007) 国家科技支撑计划项目(2012BAI18B00) 中央大学基础研究基金项目 中国高等教育博士课程研究基金项目
【分类号】：R687.4;R318.01
【正文快照】： 2.Institute of Medical and Biological Engineering,School of Mechanical Engineering,University of Leeds,Leeds,UK)我国有超过3 600万骨关节炎患者[1],据保守估计每年有10多万患者接受人工膝关节置换手术。目前,人工膝关节置换是治疗骨关节炎和帮助患者恢复日常活动的有

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本文编号：926717