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基于头臼接触理论构建具有精确软骨受力面的股骨近端三维模型

发布时间:2018-07-10 00:35

  本文选题:有限元分析 + 股骨头软骨 ; 参考:《广东医学》2017年20期


【摘要】:目的计算站立位股骨头软骨表面负重区,建立具有精确受力面积的股骨近端三维模型。方法选择1例健康女性志愿者,获取DICOM格式髋关节CT、MRI数据建立骨、软骨三维模型,基于髋关节头臼接触理论通过X线图像计算站立位髋关节头臼接触区域,经图像配准、融合,建立股骨头软骨表面三维接触曲面。结果建立了具有精确受力面积的股骨近端三维仿真模型,模拟3.3倍体重下股骨头软骨受力区域的应力分布、皮质骨表面及松质骨应力集中区域与传统研究方法结果相近。结论基于站立位髋关节头臼接触理论能够准确计算股骨头表面负重区面积,并构建包括关节软骨结构的股骨近端三维有限元应力分析模型,该模型的建立方法简便,受力区域的设定更为精准、合理,为进一步的手术模拟和生物力学分析提供了较理想的研究平台。
[Abstract]:Objective to calculate the loaded area on the surface of femoral head cartilage in standing position and to establish a three-dimensional model of proximal femur with accurate force area. Methods A healthy female volunteer was selected to establish a three-dimensional model of bone and cartilage based on DICOM format CT MRI data of hip joint. Based on the theory of acetabular contact, the contact area of head and acetabulum in standing position was calculated by X-ray images, and the images were registered and fused. Three-dimensional contact surface of cartilage surface of femoral head was established. Results A three-dimensional simulation model of proximal femur with accurate force area was established. The stress distribution of femoral head cartilage under 3.3 times body weight was simulated. The results of stress concentration on the surface of cortical bone and cancellous bone were similar to those of traditional methods. Conclusion based on the theory of head and acetabular contact in standing position, the area of the surface load area of femoral head can be accurately calculated, and a three-dimensional finite element stress analysis model of proximal femur including articular cartilage structure can be constructed. The method of establishing the model is simple and convenient. The setting of force region is more accurate and reasonable, which provides an ideal platform for further operation simulation and biomechanical analysis.
【作者单位】: 广州中医药大学第一附属医院三骨科;国家重点学科广州中医药大学第一附属医院中医骨伤科学实验室;
【基金】:广东省省级科技计划项目(编号:2013A032500009) 国家重点学科广州中医药大学第一附属医院中医骨伤科学开放基金资助项目(编号:YB06)
【分类号】:R68

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