虚拟置换后的膝关节力学分析

摘要：

背景：仿真力学具有可重复性和对模型无损伤性的优势，加上个性化结构模型提高了有限元分析的可靠性，选择虚拟置换后对膝关节的力学分析不失为一种优化尝试。<br>　　目的：通过膝关节置换虚拟手术，用有限元法全面分析术后的膝关节接触面的受力状况，为下一步“手术规划”实验提供客观资料。<br>　　方法：CT/MR扫描患侧膝关节，激光扫描假体，经逆向软件数字化重建假体、膝关节及其韧带并测量下肢力线，根据膝关节置换标准，用Mimics中的Simulation性能模拟膝关节置换手术的截骨、置入假体之后，再将所得的模型导入ANSYS划分网格、材料赋值、施加载荷，以有限元法分析接触应力分布。<br>　　结果与结论：获得最佳的全膝关节置换后3D膝关节有限元模型，测得的力学数据与前人在力学实验中对假体直接测试所获得的结果基本一致。以有限元方法分析出虚拟置换后膝关节的结构形变、应力分布、内部能量变化等情况，有利于寻找假体置入的最佳位置、优化截骨、预见手术结果，成为手术规划不可缺少的数据。

关键词：骨关节植入物、人工假体、关节置换、三维建模、模拟手术、有限元分析

分类号：R318(医用一般科学)

资助基金：广东省科技厅国际合作项目#2011B050400029*；广东省自然科学基金项目#S2011010005011*；广州市科技局对外合作项目医药卫生#12S092020083*；广州留学人员创业启动项目#20100804*；广州市教育局“十一五”规划项目高等教育#10A074*；广州市教育局科研重点项目医疗科技#2012C005*；广东省高教学会高等教育十二五项;the Natural Science Foundation of Guangdong Province in China, No.#S2011010005011*;“Guangzhou Bureau of Science Technology,”granted Foreign Col aborative Project, No.#12S092020083*;“Foundation on Guangzhou Service of Scholar Exchange”granted Start-up project, No.#20100804*;“the 11th Five-Year Plan Project of Guangzhou Department of Educational Administration”, granted project, No.,#10A074*;“Foundation on Research Focus of Guangzhou Department of Educational Administration”granted project, No.#2012C005*;“Foundation on 12th Five-Year Plan Project of GuangDong Association of High Education”granted project, No.#11GJB125081*;“Foundation of China Medical Association”granted project, No.#20101435*

在线出版日期：2013-12-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：8974-8980