膝关节三维有限元模型的建立及生物力学分析

摘要

目的:建立正常中国成年男性膝关节三维有限元模型,并在模型上加载压缩、弯曲、内外翻和旋转力矩进行受力分析,以验证模型的有效性.方法:选取1名正常男性青年膝关节直立位横断CT扫描片一套,利用图像处理和转换技术,运用有限元软件ABAQOUS/STANDARD Version6.5,建立正常膝关节三维有限元模型.在模型上加载压缩、弯曲、内外翻和旋转力矩进行受力分析.结果:建立了正常中国成年男性膝关节三维有限元模型.正常膝关节的内、外翻活动范围较小,且同一膝关节的内、外翻活动范围无统计学差异(P>0.05).正常膝关节的旋转活动发生在屈膝状态下,且同一膝关节的内旋、外旋活动范围有明显差异(P<0.05),外旋活动范围较大.结论:本实验建立的模型能逼真地反应膝关节的真实几何结构,模拟膝关节的各种运动,是进行生物力学研究的有效工具.