单髁置换术胫骨假体轴位旋转的三维有限元研究

发布时间：2021-01-23 23:03

　　目的:胫骨假体的轴位旋转对于单髁置换术后膝关节功能和假体寿命有明显的影响,然而其适合安放角度研究较少。本研究通过膝关节影像数据重建活动平台单髁膝关节三维有限元模型,建立不同胫骨假体轴位旋转角度的单髁膝关节模型,研究不同胫骨假体轴位旋转对膝关节生物力学和运动学的影响,寻找适合的胫骨假体轴位安放角度。方法:对1名健康成年男性进行薄层CT和MRI扫描,将扫描后的CT和MRI数据导入Mimics 21.0中进行影像数据处理并重建膝关节骨骼和软组织的三维模型。将膝关节各结构的模型导入NX 10.0中进行装配得到正常膝关节三维模型。以内外侧胫骨平台后缘皮质切线的垂线为参考,采用计算机模拟不同旋转角度进行胫骨矢状截骨以及其他标准截骨操作,接着将单髁假体装配于完成截骨的膝关节模型上,获得从外旋9°至内旋9°的7个胫骨假体轴位旋转角度的单髁置换术后膝关节三维实体模型。分别将模型导入Abaqus6.14软件中进行材料赋值、单元格类型设置、网格划分、载荷施加及接触设置。设置股骨内外髁的中点为参考点,于该点施加垂直于地面向下的集中力500N模拟重力。对膝关节施加400N的股直肌力,股直肌的作用方向沿平行于股骨... 

【文章来源】： 粟智远 西南医科大学

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

假体轴位旋转是通过胫骨后平台切线（橙色线）的垂直线（红色线）和

14将膝关节所有结构的STL格式数据导入NX10，按照韧带、半月板、软骨及骨骼的解剖结构进行装配，建立正常膝关节三维结构实体模型。5计算机模拟截骨及假体装配在NX10.0软件上进行计算机模拟截骨及假体装配。在上一步建立的正常膝关节三维结构实体模型上进行测量，分别确定股骨及胫骨假体的大小，将相应的假体模型数据导入NX10.0软件中。在正常膝关节三维结构实体模型上，按照Biomet公司牛津活动平台单髁膝关节置换操作标准进行虚拟截骨，得到人工单髁置换术标准截骨模型。于胫骨内侧髁间棘顶端的内侧，以内外侧胫骨平台后缘皮质切线的垂线为参考，模拟轴位旋转角度为0°的胫骨垂直截骨。以胫骨解剖长轴为参考，模拟冠状面内外翻角度为0°、矢状面平台后倾角度为7°、截骨厚度为6mm的胫骨平台水平截骨，安放胫骨假体于截骨面上。将股骨假体放置于内外翻0°、屈伸0°位及轴位中立位[55]，使用投影、拉伸、布尔等操作进行股骨内侧髁截骨。建图2.UKA术后膝关节三维实体模型

19图5.单髁关节置换术后有限元模型abcdefg图6.有限元模型于屈膝90°时聚乙烯垫片应力分布云图（a.内旋9°;b.内旋6°;c.内旋3°;d.中立位;e.外旋3°;f.外旋6°;g.外旋9°）

【参考文献】：
期刊论文
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[4]膝关节单髁置换术假体生存率的研究进展[J]. 曾绪雯,杨春喜.  中华关节外科杂志(电子版). 2019(05)
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博士论文
[1]人工内侧单髁置换对膝关节伸屈过程中胫骨轴向旋转的影响[D]. 张卫国.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]膝关节单髁置换术中胫骨假体旋转对线标志的影像学研究[D]. 王学明.吉林大学 2019



本文编号：2996077