前交叉韧带重建联合内侧半月板部分切除术后不同屈膝状态下胫股关节生物力学变化的有限元分析
1资料与方法,1一般资料,2实验设备与数据采集,3建模方法,4材料属性,5边界条件,6加载条件,7膝关节有限元模型的验证,2结果,1膝关节有限元模型的建立,2股骨髁软骨关节
张晓辉 王 俊 廖八根1.广州体育学院运动医学室,广东广州 515500;2.高尚医学影像广州中心,广东广州 515500
前交叉韧带断裂是临床常见的运动损伤,前交叉韧带重建术(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)对稳定膝关节起着关键的作用,但ACLR 术后中、长期膝关节患骨性关节炎风险仍很高[1-3],特别是联合部分半月板切除术者[4-5]。膝关节生物力学的改变在膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)的发病机制中起着关键作用[6],包括胫股接触面积和应力、半月板的形变位移等均可能会导致软骨的形态特征改变,诱发骨性关节炎。有限元分析可根据复杂的解剖结构及边界条件设定后,加载负荷分析骨关节的力学变化[7-12]。使用膝关节有限元模型进行仿真可直观地了解胫股关节的生物力学特征[13],但目前基于不同屈膝状态下建立的术后有限元模型研究较少,膝关节软骨、半月板在不同运动负荷中的力学行为特征仍有待阐明。本研究拟构建ACLR 联合内侧半月板部分切除术(partial medial meniscectomy,PMM)术后不同关节活动度的有限元模型以阐明其力学特征,为临床康复提供参考信息。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2018 年6 月于广州体育学院运动医学室行右膝ACLR 联合PMM 的35 岁男性患者1 例为研究对象。实验方案经广州体育学院运动医学室人体实验伦理委员会批准(2020DWLL-008),患者签署知情同意书。本研究起止时间为:2020 年2 月至5 月。
1.2 实验设备与数据采集
①核磁共振(SIEMENS 3.0T Skyra,德国)选择扫描3D 质子密度加权成像序列,研究对象以仰卧膝关节伸直位。②联想ThinkStation 工作站(Windows 10.0操作系统,CPU P330,I7-9700K 8 核,主频3.6 GHz,显存32 GB)。③软件:Mimics 20.0(Materialise 公司 ......
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