胫骨远端关节面损有限元模型的建立及生物力学分析

摘要

背景:随着数字医学的兴起，计算机技术的发展，采用有限元分析法进行骨与关节的生物力学研究得到了广泛应用，但是关于胫骨远端关节面缺损有限元分析，国内外尚无关于此类的报道。
　　 目的:建立踝关节的三维有限元模型，制作胫骨远端关节面不同面积的缺损，并模拟在不同位相下胫骨远端关节面发生形变、位移情况，预测胫骨远端关节面缺损的最大允许程度和探讨踝关节创伤性关节炎的力学发病机制，为临床应用提供理论依据。
　　 方法:通过对1名正常成年男性踝关节的多排螺旋CT扫描，获得连续断层图片，导入Mimics医学建模软件生成实体模型后，应用大型通用有限元分析软件ANSYS13.0进行网格划分、材料属性赋值生成有限元模型。约束边界条件，模拟踝关节远端轴向受力，得出在不同位相下胫骨远端关节面有限元模型上的应力分布与位移结果。
　　 结果与结论:建立人体踝关节有限元模型总单元数为157990，总节点数为193801。三个位相，都是随着胫骨远端缺损面积的增大，接触面积逐渐减小，尤其是跖屈10°位在缺损直径13mm的面积时，变化最为明显;三个位相的接触面积，在中立位接触面积最大;在中立位和背屈10°位都是随着胫骨远端关节面缺损面积的增大，应力峰值逐渐增大，都是在11-13mm以后应力峰值明显增大;并且应力峰值主要集中在后内和后外象限;在跖屈10°位，变化比较复杂，在11-13mm，随着缺损面积的增大应力峰值变化明显增大，到13mm应力峰值达到最大值。所以，胫骨远端关节面的最大缺损直径可认为是11-13mm。胫骨远端关节软骨及骨床缺损直径超过11-13mm的圆面积，关节功能将受到影响，患者出现行走疼痛和关节功能障碍等症状，是最终发展为踝关节创伤性关节炎的主要原因之一。

目录

声明

摘要

前言

材料与方法

1 实验材料

2 方法

结果

附图

附表

讨论

1 有限元技术在骨科领域的应用

2 本研究有限元模型建模的特点

3 本研究的创新点

4 本研究的临床意义

5 本研究的缺陷和不足

结论

参考文献

综述

致谢

个人简历