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摘要：目的:在靜態(tài)三維有限元模型基礎(chǔ)上結(jié)合下肢的三維步態(tài)數(shù)據(jù),建立動(dòng)態(tài)有限元模型,模擬人體在平地行走過程中下肢隨著角度和地面反作用力的變化而出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)的應(yīng)力改變。為后續(xù)研究提供生物力學(xué)客觀結(jié)局指標(biāo)。方法:拍攝男女各1名志愿者的膝關(guān)節(jié)MRI影像,使用Mimics、Geomagic、Ansys等軟件建立2例雙膝4個(gè)有限元模型。獲取2名志愿者的三維步態(tài)數(shù)據(jù),并導(dǎo)入靜態(tài)有限元模型中建立膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)有限元模型,進(jìn)行驗(yàn)證后計(jì)算內(nèi)外側(cè)半月板體積及應(yīng)力在行走中的變化。結(jié)果:股骨和脛骨為剛體結(jié)構(gòu),網(wǎng)格大小為2 mm,單元數(shù)分別為6 349和4 020,節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為18 945和11 966。半月板彈性模量為120 MPa,泊松比為0.45,網(wǎng)格劃分大小為1 mm,內(nèi)外側(cè)半月板單元數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為25 801和23 241及36 903和33 488。男性內(nèi)外側(cè)半月板體積均大于女性,但男女性雙膝內(nèi)外側(cè)半月板體積比值接近,男性左右膝內(nèi)、外側(cè)半月板比值為0.99和0.97,女性為0.93和0.96。內(nèi)側(cè)半月板應(yīng)力較外側(cè)大,比值在1.11~1.43之間。女性半月板應(yīng)力分布較男性更為不對(duì)稱(1.22~1.27 vs 1.11~1.14)。結(jié)論:結(jié)合步態(tài)數(shù)據(jù)建立的膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)有限元模型能對(duì)膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)環(huán)境進(jìn)行仿真模擬,反映出步行過程中不同事件下半月板應(yīng)力的變化情況。

注: 保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),如需閱讀全文請(qǐng)聯(lián)系福建中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)雜志社