本文關(guān)鍵詞：膝關(guān)節(jié)股骨髁軟骨缺損的臨床和三維有限元仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目的應(yīng)用回顧性分析方法,研究臨床上膝關(guān)節(jié)軟骨、半月板的損傷部位、面積、程度及其發(fā)生、發(fā)展的一般規(guī)律,為膝關(guān)節(jié)軟骨損傷患者的診治提供臨床數(shù)據(jù)；探討運用MRI二維圖像及MIMICS軟件建立成人膝關(guān)節(jié)軟骨三維數(shù)字化模型的真實性及可靠性；應(yīng)用有限元分析軟件建立正常成人膝關(guān)節(jié)股骨內(nèi)、外髁軟骨發(fā)生不同缺損(0、6、8、10、12、14、16、18、20mm)的三維有限元模型,對其進(jìn)行生物力學(xué)分析,探討膝關(guān)節(jié)股骨內(nèi)、外髁軟骨發(fā)生不同缺損前后周圍關(guān)節(jié)軟骨及半月板應(yīng)力的變化趨勢,為膝關(guān)節(jié)股骨髁軟骨缺損患者提供生物力學(xué)數(shù)據(jù)。方法1.選取膝關(guān)節(jié)軟骨損傷病例進(jìn)行臨床回顧性研究,分析膝關(guān)節(jié)軟骨、半月板的損傷部位、面積、程度及其發(fā)生、發(fā)展的一般規(guī)律。2.選取10例成人尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本進(jìn)行磁共振掃描,獲得膝關(guān)節(jié)軟骨的二維圖像資料,將其導(dǎo)入醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件Mimics 14.11進(jìn)行三維重建,建立膝關(guān)節(jié)軟骨的三維模型(模型組)；利用醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件Mimics14.11自帶測量工具測量,分別測量股骨及脛骨所設(shè)定各點的軟骨厚度。同樣的方法對10例成人尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本進(jìn)行解剖,測量相同區(qū)域膝關(guān)節(jié)軟骨厚度(標(biāo)本組)。對標(biāo)本組和模型組所測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析；探討運用MRI二維圖像及MIMICS軟件建立正常成人膝關(guān)節(jié)軟骨三維數(shù)字化模型的真實性及可靠性。3.選取正常成人10例建立三維數(shù)字有限元模型,在Abaques軟件中將己劃分好網(wǎng)格的模型錄入材料力學(xué)特性,約束邊界條件及在模型上加載載荷,進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)非線性計算,首先觀察正常膝關(guān)節(jié)軟骨半月板在載荷條件下的應(yīng)力空間分布,然后觀察股骨內(nèi)、外側(cè)髁軟骨發(fā)生不同缺損(6、8、10、12、14、16、18、20mm)后半月板、周邊軟骨在載荷條件下的應(yīng)力空間分布,分析股骨內(nèi)、外髁軟骨缺損時發(fā)生在軟骨及半月板上的應(yīng)力改變情況。結(jié)果(1)246例膝關(guān)節(jié)軟骨損傷病人中,發(fā)病率最高的部位在股骨內(nèi)髁,其次為內(nèi)側(cè)脛骨平臺；Ⅲ、Ⅳ級關(guān)節(jié)軟骨損傷發(fā)病率最高,其面積主要分布于2～6cm2；TFI越長軟骨損傷面積越大。(2)在246例膝關(guān)節(jié)軟骨損傷病人中有149例患者合并半月板損傷,其發(fā)病率60.5%,其中最常見的類型為內(nèi)側(cè)半月板損傷；在傷后早期TFI6周時,外側(cè)半月板發(fā)病率最高,隨著TFI的延長,外側(cè)半月板發(fā)病率基本穩(wěn)定而內(nèi)側(cè)半月板發(fā)病率逐漸增加,據(jù)此我們推測外側(cè)半月板的損傷可能主要是由于受傷時的直接暴力造成,而內(nèi)側(cè)半月板為繼發(fā)性損傷。(3)隨著TFI延長,按6周、3月、6月、12月、2年五個節(jié)點進(jìn)行分類統(tǒng)計,統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果表明,在每一個節(jié)點前后,軟骨缺損的面積及半月板的損傷發(fā)病情況均具有統(tǒng)計學(xué)差異(p0.05),而且TFI越長,Ⅲ級、Ⅳ級關(guān)節(jié)軟骨損傷面積就越大,據(jù)此我們推測在膝關(guān)節(jié)軟骨缺損后,為避免繼發(fā)性半月板和軟骨損傷面積的進(jìn)一步增大,應(yīng)盡早進(jìn)行手術(shù)干預(yù)。(4)尸體標(biāo)本測量與三維模型測量關(guān)節(jié)軟骨的厚度結(jié)果統(tǒng)計學(xué)上無差異(P0.05),驗證了三維有限元模型的真實性及可靠性。(5)應(yīng)用三維有限元分析軟件,成功定義了模型的材料屬性、邊界條件及載荷的引入,并得出了膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)髁軟骨發(fā)生不同直徑(0毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米、14毫米、16毫米、18毫米、20毫米)缺損時關(guān)節(jié)軟骨及半月板的應(yīng)力云圖以及其應(yīng)力數(shù)據(jù),經(jīng)統(tǒng)計分析得到股骨內(nèi)髁直徑10毫米(面積0.78cm2)缺損及股骨外髁直徑12毫米(面積1.13cm2)缺損是進(jìn)行軟骨修復(fù)手術(shù)干預(yù)的最小直徑。結(jié)論1.通過臨床上外傷致膝關(guān)節(jié)軟骨損傷病例進(jìn)行回顧性研究,在外傷致關(guān)節(jié)軟骨損傷患者中股骨內(nèi)側(cè)髁軟骨缺損發(fā)病率最高。2.隨著TFI延長,膝關(guān)節(jié)軟骨缺損可繼發(fā)性引起半月板損傷及軟骨損傷面積繼續(xù)增大。所以為避免繼發(fā)性半月板和軟骨損傷,對軟骨損傷的病例應(yīng)盡早進(jìn)行軟骨修復(fù)手術(shù)治療。3.利用MRI采集獲得的正常成人的膝關(guān)節(jié)軟骨二維圖像數(shù)據(jù)可建立真實可靠的三維數(shù)字化模型,該模型可用于有限元生物力學(xué)研究,可用于各種工況的有限元分析及作為今后深入研究的原始模型。4.應(yīng)用三維有限元法通過分析計算得出了在膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)髁的軟骨發(fā)生不同直徑缺損的情況下膝關(guān)節(jié)軟骨及半月板的應(yīng)力變化趨勢,獲取了膝關(guān)節(jié)軟骨生物力學(xué)的有益資料。所獲得的計算結(jié)果顯示,當(dāng)股骨內(nèi)髁軟骨出現(xiàn)10毫米(面積0.78cm2)缺損及股骨外髁12毫米(面積1.13cm2)缺損時關(guān)節(jié)軟骨及半月板上的應(yīng)力較無缺損時有顯著性增大,該結(jié)果較好的證明了臨床研究結(jié)論,并為臨床上軟骨損傷修復(fù)手術(shù)決策提供良好的實驗依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：MRI 三維重建 膝關(guān)節(jié) 關(guān)節(jié)軟骨 三維有限元 生物力學(xué) 軟骨移植
【學(xué)位授予單位】：昆明醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R684
【目錄】：

• 中英文縮略語表5-6
• 中文摘要6-9
• Abstract9-13
• 前言13-16
• 參考文獻(xiàn)15-16
• 第一部分 膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的臨床回顧性研究16-41
• 1 引言16-17
• 2 材料和方法17-22
• 3 結(jié)果22-33
• 4 討論33-38
• 5 結(jié)論38-39
• 參考文獻(xiàn)39-41
• 第二部分 基于MRI構(gòu)建全膝關(guān)節(jié)軟骨三維數(shù)字化模型及真實性研究41-63
• 1 引言41-42
• 2 材料和方法42-53
• 3 結(jié)果53-55
• 4 討論55-59
• 5 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 第三部分 膝關(guān)節(jié)股骨髁軟骨不同缺損面積對半月板、周邊軟骨應(yīng)力影響的三維有限元分析63-91
• 1 引言63-65
• 2 材料和方法65-69
• 3 結(jié)果69-80
• 4 討論80-86
• 5 結(jié)論86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 全文總結(jié)91-92
• 文獻(xiàn)綜述92-99
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 研究生期間發(fā)表的論文及參與課題情況99-100
• 致謝100

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳家祥;宋桂芳;馬巖;;退行性膝關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨損傷的MRI表現(xiàn)[J];中國CT和MRI雜志;2008年02期

2 張美超,張余,黃華揚,黃文華,趙衛(wèi)東;股骨-脛骨復(fù)合體模型在人體體重沖擊下的運動力學(xué)響應(yīng)研究[J];第一軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報;2003年09期

3 潘哲爾;黃加張;顧湘杰;丁祖泉;張純武;葉澄宇;李建策;;磁共振影像膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的建立[J];中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志;2006年04期

4 吳文周,孫玨;人體膝關(guān)節(jié)應(yīng)力場分析[J];固體力學(xué)學(xué)報;1981年03期

5 陸勇;丁曉毅;宋衛(wèi)峰;何川;杜寧;杜聯(lián)軍;劉建軍;楊慶銘;陳克敏;;漢族成人膝關(guān)節(jié)軟骨厚度變化規(guī)律的研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程與臨床;2007年05期

6 王海鵬;容可;鐘硯琳;王友;謝叻;;膝關(guān)節(jié)周圍韌帶三維有限元模型的建立[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2008年04期

7 姜華亮;華錦明;許新忠;牛文鑫;丁祖泉;;正常人膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的建立[J];蘇州大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2008年03期

8 李欣,丁維維,喻祝仙;籃球運動員膝關(guān)節(jié)損傷調(diào)查及力學(xué)分析[J];中國臨床康復(fù);2005年08期

9 畢勝,張德文,張明;不同扭矩作用下腰椎有限元模型分析[J];醫(yī)用生物力學(xué);2002年01期

10 何毓玨;尚鵬;葉銘;王成燾;;基于膝關(guān)節(jié)三維模型的髕股關(guān)節(jié)動力學(xué)特性研究[J];醫(yī)用生物力學(xué);2005年04期

  本文關(guān)鍵詞：膝關(guān)節(jié)股骨髁軟骨缺損的臨床和三維有限元仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：287214