基于三维有限元探讨电针对步行中膝骨性关节炎半月板应力的影响

摘要

目的:采用三维有限元模型结合三维步态分析系统观察电针治疗膝骨性关节炎后内、外侧半月板应力的变化情况，分析膝关节治疗前后行走时生物力学改变及其可能因素，为评价膝骨性关节炎的康复疗效提供客观的生物力学依据，也为今后进一步研究针灸的康复机制提供基础。
　　方法:1.拍摄1男1女志愿者膝关节MRI影像，使用Mimics、Geomagic、Ansys等软件对4例膝关节核磁影像进行有限元模型的建立。获取两名志愿者的三维步态数据，并导入有限元模型中建立膝关节动态有限元模型，最后进行验证。2.将26例来自康复医院及社区符合标准的膝骨性关节炎患者随机分成试验组和对照组，每组13例。试验组进行电针干预，1天/次，连续治疗10天。对照组给予氟比洛芬巴布膏，1天一片，连续敷贴10天。在治疗前和治疗后分别对两组患者进行WOMAC量表及内、外侧半月板应力指标方面的评定。
　　结果:1.建立了4例膝关节有限元模型，并结合三维步态分析数据，将固态三维有限元模型转换为动态有限元模型。对模型进行验证，得到的结果及数据可信度高，可以应用在临床研究中。2.疗程结束后试验组和对照组的WOMAC评分较治疗前均显著降低，差异有统计学意义(P＜0.05);治疗后试验组的WOMAC疼痛评分较对照组显著降低，差异有统计学意义(P＜0.05)。说明试验组与对照组对改善膝骨性关节炎患者的临床症状均有疗效，且试验组对于疼痛的改善更为显著。3.疗程结束后，对生物力学指标进行分析，试验组和对照组内、外侧半月板应力较治疗前均有显著降低，差异有统计学意义（P＜0.05）。说明试验组与对照组均能改善膝骨性关节炎内部的生物力学环境，降低半月板应力。
　　结论:1.建立的膝关节动态有限元模型能很好反映出人体在步行过程中半月板应力的变化情况，通过计算机能对人体膝关节的生物力学环境进行仿真模拟。2.电针治疗膝骨性关节炎能缓解疼痛，同时降低半月板应力，可以用动态有限元模型对该病疗效进行评估。

目录

声明

摘要

前言

基于MRI建立膝关节动态有限元模型和验证

1 试验材料

1．1 前言

1．2 试验对象

1．3 相关设备及软件

2 试验方法

2．1 MRI数据获取及参数选择

2．2 Mimics建模

2．3 Geomagic平滑处理及构建Nurbs曲面

2．4 Ansys构建有限元模型

3 有限元模型验证

3．1 前言

3．2 模型的验证

4 动态有限元模型验证

4．1 三维步态数据的获得

4．2 导入运动学及动力学参数到有限元模型中

4．4 基于有限元探讨步态周期中膝关节的生物力学改变

临床试验部分

1 研究对象

1．1 样本量估算

1．2 研究对象

2 研究方法

2．1 电针组

2．2 氟比洛芬巴布膏对照组

2．3 模型应用

3 伦理要求

4 数据统计

研究结果及分析

1 三维有限元模型

1．1 各模型单元及节点数

1．2 内、外侧半月板体积

1．3 内、外侧半月板应力

2 两组患者治疗前基线比较

2．1 年龄及体重

2．2 性别比例

2．3 疾病严重等级

3 评价指标统计分析

3．1 KOA患者内、外侧半月板应力

3．2 WOMAC评分比较

4 讨论

4．1 动态有限元的临床应用

4．2 三维步态与膝关节有限元模型相结合

4．3 膝骨性关节炎的生物力学变化

4．4 对照组选择依据

4．5 电针对KOA患者膝关节生物力学的影响及康复意义

5 不足与展望

结论

参考文献

附录

致谢

文献综述 三维有限元在膝关节中的应用

作者简历