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全膝关节置换前后患者下肢肌骨模型步态模拟与分析 被引量:6
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作者 刘佳耕 闫松华 +1 位作者 曾纪洲 张宽 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期347-355,共9页
目的比较分析全膝关节置换患者术前、术后步态周期站立相下肢肌肉激活规律和膝关节受力。方法基于Open Sim平台建立1名健康受试者和3名单侧全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)患者术前、术后下肢肌骨模型。使用三维动作捕捉系... 目的比较分析全膝关节置换患者术前、术后步态周期站立相下肢肌肉激活规律和膝关节受力。方法基于Open Sim平台建立1名健康受试者和3名单侧全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)患者术前、术后下肢肌骨模型。使用三维动作捕捉系统和测力台采集受试者步行期间下肢运动学数据和地面反作用力作为输入参数,模拟计算下肢肌肉激活和膝关节受力。结果肌骨模型计算结果与基于三维动作捕捉系统的逆动力学计算结果基本一致。不同于健康受试者,患者股直肌在承重反应期、支撑相中期激活,3名患者术后股四头肌的激活时间与激活程度较术前明显不同。患者TKA术前关节受力峰值为3. 15、2. 95、3. 43倍身体质量(body weight,BW),支撑相中期维持2倍BW以上载荷。TKA术后关节受力峰值分别2. 09、2. 48和3. 73倍BW。结论所建肌骨模型计算结果具有一定的可靠性,该模型今后可为TKA治疗提供生物力学的辅助手段。 展开更多
关键词 全膝关节置换 步态周期 肌骨模型 肌肉激活 关节力
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单髁置换胫骨假体后倾角对关节接触应力影响 被引量:1
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作者 苑博 莫中军 +3 位作者 朱旭 曾纪洲 闫松华 张宽 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1070-1075,共6页
目的 建立活动平台膝关节单髁置换(mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty, MB-UKA)术前、术后膝关节有限元模型,研究MB-UKA胫骨假体后倾角对关节接触应力影响。方法 基于健康受试者计算机断层(computed tomography, CT)... 目的 建立活动平台膝关节单髁置换(mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty, MB-UKA)术前、术后膝关节有限元模型,研究MB-UKA胫骨假体后倾角对关节接触应力影响。方法 基于健康受试者计算机断层(computed tomography, CT)及磁共振(magnetic resonance, MR)影像,构建健康膝关节有限元模型,并验证MB-UKA术前、术后模型的有效性。模拟MB-UKA胫骨假体后倾7°手术,将三维运动捕捉系统及力平台相关参数作为有限元模型输入条件,分别计算外侧间室胫骨平台软骨和聚乙烯衬垫的最大接触应力。结果 与现有文献结果进行对比验证表明,健康膝关节和MB-UKA术后膝关节有限元模型计算结果较为合理。MB-UKA术后胫股关节接触应力变化较大,聚乙烯衬垫接触应力远大于对侧间室胫骨平台软骨接触应力。结论 本文所建MB-UKA术前、术后有限元模型较为合理。研究结果为MB-UKA的评估提供了一个可参考的方法。 展开更多
关键词 活动平台膝关节单髁置换 胫骨假体 后倾 接触应力
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老龄化对斜坡行走时下肢关节功的影响研究
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作者 杨子涵 闫松华 +1 位作者 张宽 曾纪洲 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期603-603,共1页
目的斜坡步行时会对肌骨系统提出更高的要求,造成潜在的跌倒风险。因此了解步态如何适应斜坡很重要。目前老年人在斜坡行走时的步态改变尚不明确。本研究旨在从关节功的角度分析老年人斜坡行走时的步态变化,揭示年龄对斜坡步态的影响。... 目的斜坡步行时会对肌骨系统提出更高的要求,造成潜在的跌倒风险。因此了解步态如何适应斜坡很重要。目前老年人在斜坡行走时的步态改变尚不明确。本研究旨在从关节功的角度分析老年人斜坡行走时的步态变化,揭示年龄对斜坡步态的影响。方法受试者为10名青年与10名老年人。通过动作捕捉镜头及测力台同步采集运动学及动力学数据。每人每坡度采集3次有效数据,并计算关节功的产生和吸收(单位:W/Kg)。应用统计软件对两组受试者在不同坡角下(-6°、0°、+6°)的结果进行双因素重复测量方差分析,显著性水平定义为0.05。结果下肢关节功除了膝关节和踝关节的负功交互作用不显著外,其余下肢关节功均具有显著的坡度和年龄的交互作用。最大差异为髋关节,其中髋正功交互作用显著(-6°:(0.24±0.03 vs 0.57±0.04,青年相对老年);0°:(0.31±0.02 vs 0.87±0.06);6°:(0.43±0.03 vs 1.55±0.11),P<0.05)。髋负功交互作用显著(-6°:(0.21±0.02 vs 0.62±0.06);0°:(0.14±0.01 vs 0.34±0.05);6°:(0.09±0.01 vs 0.19±0.04),P<0.05)。结论受年龄影响,老年人上坡时为推进增加正功、下坡时为稳定控制增加负功。功的产生高达年轻人的3.6倍。这可能会诱发下肢关节的损伤发生,如膝骨关节炎。 展开更多
关键词 下肢关节 重复测量方差分析 膝骨关节炎 跌倒风险 动力学数据 动作捕捉 踝关节 同步采集
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