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后稳定型TKA中重建损伤的腘肌腱对术后膝稳定性影响的有限元分析

后稳定型TKA中重建损伤的腘肌腱对术后膝稳定性影响的有限元分析

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作者：牟雅洁成都体育学院

学位级别：硕士

目的:通过三维技术模拟0°与90°位的后稳定型TKA中不同损伤部位的腘肌腱重建,利用有限元分析重建后的腘肌腱对术后膝关节稳定性的影响。方法:选取一名健康男性志愿者双膝进行CT、MRI扫描,利用Mimics、Geomatic、soliwords、ANSYS进行... 详细信息

目的:通过三维技术模拟0°与90°位的后稳定型TKA中不同损伤部位的腘肌腱重建,利用有限元分析重建后的腘肌腱对术后膝关节稳定性的影响。方法:选取一名健康男性志愿者双膝进行CT、MRI扫描,利用Mimics、Geomatic、soliwords、ANSYS进行模型的构建与分析:(1)建立后稳定型TKA伴有不同部位断裂的腘肌腱(Popliteal tendon,pt)的膝关节模型;(2)根据腘肌腱不同的断裂部位(腘肌腱与腘腓韧带结合部、腘肌腱与腘腓韧带结合下部腘腓韧带侧、腘肌腱与腘腓韧带结合下部腘肌腱侧)按照标准的重建手术在已有模型上建立腘肌腱重建后的模型;(3)在2次模型上建立屈曲0°、90°位的模型,并根据所查文献的相关数据对模型在6个方向的活动(胫骨前、后移;胫骨内、外旋;胫骨内、外翻),利用Ansys软件进行有限元分析。结果如下:1.建立pt不同位置损伤的6个TKA后,腘肌腱重建的膝关节有限元模型。a)严格基于膝关节解剖结构模拟重建了含有韧带、骨组织、假体等结构0°、90°位膝关节模型,6个模型符合人体膝关节解剖结构特点。b)按照标准的TKA手术方式安装股骨假体、胫骨假体、垫片,依据文献数据,经Ansys 19.0软件对模型不同结构定义材料属性与边界条件、经网格化处理后建立6个TKA术后膝关节有限元模型。c)在TKA术后的膝关节模型上,按照腘肌腱重建手术将不同部位断裂的腘肌腱分别进行手术重建,在0°、90°位进行术后膝关节的稳定性有限元分析。2.在后稳定型TKA中重建pt不同的损伤部位对术后膝关节稳定性的影响。a)在胫骨近端后侧施加134N向前作用力后,A(0)°TKA后腘肌腱结合部的重建(4.9142)重建(4.9762)重建(5.2613),相对应,B(90°)分别为:TKA后结合部下腘肌腱重建(0.98579)重建(1.0179)重建(1.0741)。与正常膝关节数据相比较可知,腘腓韧带重建后的0度位膝关节移动增加。90度位在三种不同部位损伤重建下,与正常膝关节移动相比较无明显差异。b)在胫骨近端前侧施加134N向后作用力后,A(0)°TKA后腘肌腱结合部的重建(0.4308)重建(0.46593)重建(0.50475),相对应,B(90°)分别为:TKA后结合部下腘肌腱重建(0.64069)重建(0.66699)重建(0.70825),0度位和90度位在腘肌腱不同损伤部位重建后与正常膝关节的移动相比较,无明显差异。c)在胫骨近端前侧施加10N向内作用力后,A(0)°TKA后腘肌腱结合部的重建(0.4308)重建(0.46593)重建(0.50475),相对应,B(90°)分别为:TKA后结合部下腘肌腱重建0.64069重建0.66699重建0.70825,0度位在腘肌腱不同损伤部位重建后与正常膝关节的移动相比较,无明显差异;90度位在腘肌腱不同损伤部位重建后与正常膝关节的移动相比较,移动减少。d)在胫骨近端内侧施加10N向外作用力后,A(0)°TKA后腘肌腱结合部的重建(0.94351)重建(0.99665)重建(1.2801),相对应,B(90°)分别为:TKA后结合部下腘肌腱重建(0.734)重建(0.76192)重建(0.80942),重建后与正常膝关节数据相比较,0度位的移动无明显变化;90度位在腘肌腱不同部位损伤重建后,移动减少。e)在胫骨近端施加10N.m向内作用力后,A(0)°TKA后腘肌腱结合部的重建(8.1978)重建(8.7523)重建(10.658),相对应,B(90°)分别为:TKA后结合部下腘肌腱重建(3.8507)重建(4.0033)重建(4.2627),与正常膝关节移动相比较,0度位无明显变化,90度位在TKA后结合部下腘肌腱部重建对术后膝关节移动稍有减少。f)在胫骨近端施加10N.m向外作用力后,A(0)°TKA后腘腓韧带重建(4.9924)重建(5.0012)重建(5.0028),相对应,B(90°)分别为:TKA后结合部下腘肌腱重建(5.1531)重建(5.3045)重建(5.6061),与正常膝关节相比,0度位、90度位在三种不同部位损伤重建后,移动减少;90度位,移动减少明显

关键词：三维有限元后稳定型TKA pt重建生物力学

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