膝关节三维有限元模型的建立及生物力学分析

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［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
ｊｏｉｎｔｓｉｎｕｐｉｒｇｈｔｗｅｉｇｈｔ — ｂｅａｒｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｗｉｔｈｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏ — ｇＹ，ｔｈｅ３一Ｄｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｎｏｍａｒｌｋｎｅｅｊｏｉｎｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＯｂｊｅｃｔｉｖｅＴｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａ３一ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３一Ｄ）ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｋｎｅｅｍｏｄｅｌｉｎ
ｈｕｍａｎｋｎｅｅｊｏｉｎｔａｎｄｉｔｓｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ
ＹＵＡＮＰｉｎｇ，ＷＡＮＧＷａｎｃｈｕｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ，ＳｅｃｏｎｄＸｉａｎｇｙａＨｏｓｐｉｔａｌ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔ），Ｃｈａｎｇｓｈａ４１Ｏ０１１，Ｃｈｉｎａ）
［关键词］膝关节；有限元；生物力学
ＤＯＩ：ｌ０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１６７２ — ７３４７．２０ｌ０．０１．０ｌ２
Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆ３．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｉｆｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆ
源自文库
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５－．具。
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／ＳＴＡＮＤＡＲＤＶｅｒｓｉｏｎ６．５，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
中南大学学报（医学版）ＪＣｅｎｔＳｏｕｔｈＵｎｉｖ（ＭｅｄＳｃｉ）
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膝关节三维有限元模型的建立及生物力学分析
袁平，王万春
（中南大学湘雅二医院骨科，长沙４１００１１）
ＡＢＡＱＯＵＳ／ＳＴＡＮＤＡＲＤＶｅｒｓｉｏｎ．６．５．Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｌａａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｉｓｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｕｎｄｅｒｘｉａａｌ
ｈｅａｌｔｈｙＣｈｉｎｅｓｅｍａｌｅｓ，ｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｔｈｉｓｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒａｘｉａｌｌｏａｄ，ｆｌｅｘｉｏｎｍｏｍｅｎｔ，ｙａｎｓｒ／ｖａｌｇｕｓｔｏｒｑｕｅ，ａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌ／ｅｘｔｅｒｎａｌａｘｉａｌｔｏｒｑｕｅ．ＭｅｔｈｏｄｓＡｓｅｔｏｆｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｔｒａｎｓｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｕｔｅｉｚｒｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｍａｇｅｓｏｆｎｏｒｍａｌｍａｌｅｋｎｅｅ