肘关节三维有限元模型的建立及意义

摘要

目的 建立肘关节三维有限元模型,并验证其在分析肘关节应力分布中的价值.方法 选取1名正常成年男性为研究对象,使其左肘关节处于旋前伸直位,行螺旋CT断层扫描,得到CT数据二维图像,采用Mimics 10.0软件系统处理,利用Abaqus 6.7建立肘关节三维有限元模型,模拟施加1 000 N冲击载荷,分析冠状突及桡骨小头内应力分布情况.结果 所构建的肘关节三维有限元模型共129 341单元.在腕部冲击载荷作用下,肘关节矢状面显示尺桡骨出现纵向移位及以关节间隙为轴心的旋转(即尺骨冠状突中上部应力集中),并随肘关节屈曲逐渐增强;冠状面显示桡骨小头处出现较明显的应力集中、强于冠状突,但此现象随肘关节屈曲及旋后逐渐减弱.结论 本研究建立的肘关节三位有限元模型与人体解剖实际相符,此为临床肘关节疾病的诊治提供了新的思路;肘关节的稳定还涉及到周围侧副韧带维持及肌肉的牵拉,模型有待进一步完善.