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全膝关节置换术膝关节有限元模型的构建及其力学分析 被引量：5
1
作者 董跃福 牟志芳 +5 位作者 蒋胜波 刘旭东 何维栋 王兵 刘建 崔吉正 《医学研究生学报》 CAS 北大核心 2017年第8期839-843,共5页
目的通过多模态CT和MRI影像数据构建复杂人体膝关节有限元模型的研究较少。文中旨在通过CT和MRI影像数据配准融合构建全膝关节置换术(TKA)膝关节有限元模型,进行有限元分析,为TKA膝关节生物力学仿真研究提供模型。方法采集连云港市第一... 目的通过多模态CT和MRI影像数据构建复杂人体膝关节有限元模型的研究较少。文中旨在通过CT和MRI影像数据配准融合构建全膝关节置换术(TKA)膝关节有限元模型,进行有限元分析,为TKA膝关节生物力学仿真研究提供模型。方法采集连云港市第一人民医院关节外科2016年6月1例26岁正常成年男性左侧膝关节CT和MRI影像数据,导入至Mimics软件构建膝关节骨性和非骨性结构三维模型。以外部参照点进行模型配准,融合成膝关节三维整体模型。仿真植入TKA假体组件,构建TKA膝关节三维模型,进一步网格划分,构建TKA膝关节三维有限元模型。对其定义材料属性、确定边界条件和载荷后,进行有限元分析。结果通过CT和MRI影像配准融合构建出包含骨骼、韧带、假体、聚乙烯衬垫和骨水泥层的TKA膝关节有限元模型,模型保持了TKA膝关节内不同结构的空间位置关系。有限元分析结果显示了TKA膝关节内的应力分布特征。TKA膝关节内外侧间室股骨假体与聚乙烯衬垫发生接触,内外侧间室接触总面积为230 mm2,内侧间室为124mm2,外侧间室为106mm2,内侧间室接触面积约为外侧间室的1.17倍。内侧间室聚乙烯上表面的压应力峰值为15.72 MPa,外侧间室聚乙烯上表面的压应力峰值为14.45 MPa,内侧间室压应力峰值是外侧间室的1.09倍。结论基于CT和MRI影像数据配准融合构建的TKA膝关节有限元模型为研究TKA膝关节生物力学行为提供了可靠工具。 展开更多
关键词 膝关节 有限元模型 有限元分析 全膝关节置换术
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