本文關(guān)鍵詞： 膝關(guān)節(jié) 軟骨 騎行 有限元模型 屈曲　出處：《中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)》2016年01期 　論文類(lèi)型：期刊論文

【摘要】：在對(duì)騎行人車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上,分析在騎行周期內(nèi)膝關(guān)節(jié)軟骨的受力狀態(tài),以期獲得關(guān)節(jié)軟骨受力的規(guī)律,增加對(duì)騎行時(shí)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性的理解�；谟邢拊治龇�,建立包括股骨、脛骨、腓骨、髕骨、關(guān)節(jié)軟骨、半月板及韌帶組織的人體全膝關(guān)節(jié)有限元模型。將骨組織剛體化,并對(duì)其施加屈曲位移邊界條件,包括脛骨相對(duì)股骨的內(nèi)旋、內(nèi)收、前移和外移以及髕骨相對(duì)股骨的屈曲、內(nèi)旋、內(nèi)傾以及外移。通過(guò)顯式動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算,獲得膝關(guān)節(jié)屈曲60°、80°和100°相位,同時(shí)得到騎行狀態(tài)上述屈曲位處膝關(guān)節(jié)軟骨的應(yīng)力分布。結(jié)果通過(guò)有限元分析,獲得騎行姿態(tài)下膝關(guān)節(jié)相關(guān)相位的力學(xué)分布規(guī)律。結(jié)果表明,相同載荷下,最大von-Mises應(yīng)力出現(xiàn)在屈曲100°位置,股骨軟骨應(yīng)力增幅達(dá)71.25%,髕骨軟骨增大29.36%;隨著騎行屈曲角度的增加,脛股關(guān)節(jié)高應(yīng)力區(qū)逐漸向膝關(guān)節(jié)后部轉(zhuǎn)移,髕股關(guān)節(jié)軟骨受力逐漸上移。騎行時(shí)高應(yīng)力發(fā)生在膝關(guān)節(jié)屈曲角度較大位置,脛骨平臺(tái)軟骨后側(cè)、髕骨軟骨上側(cè)承受更大應(yīng)力。
[Abstract]:Based on the study of the dynamics of the cyclists, the stress state of the articular cartilage during the cycle of riding is analyzed in order to obtain the law of the stress of the articular cartilage. To increase the understanding of biomechanical properties of knee joint during riding. Based on finite element analysis, we established a method that includes femur, tibia, fibula, patella, articular cartilage. Finite element model of human total knee joint with meniscus and ligament tissue. The bone tissue was rigidified and subjected to flexion displacement boundary conditions, including internal rotation, adduction, forward and outward displacement of the tibia relative to the femur, and flexion of the patella relative to the femur. Internal rotation, inclinations and outward movement. By explicit dynamic analysis, the phase of knee joint flexion of 60 擄, 80 擄and 100 擄was obtained, and the stress distribution of knee joint cartilage in the above flexion position was obtained by finite element analysis. The results showed that under the same load, the maximum von-Mises stress appeared in the flexion position of 100 擄, the stress of femoral cartilage increased to 71.25 and the patellar cartilage increased 29.36%, and with the increase of the angle of riding, the maximum von-Mises stress appeared in the position of 100 擄flexion. The high stress area of tibiofemoral joint gradually transferred to the posterior part of the knee joint and the stress of patellofemoral articular cartilage gradually moved upward. The high stress occurred in the greater flexion angle of knee joint during riding, and the posterior side of tibial plateau cartilage and the upper side of patellar cartilage were subjected to greater stress.
【作者單位】： 天津市先進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(11432016);國(guó)家自然科學(xué)基金(11172208;11402171)
【分類(lèi)號(hào)】：R318.01

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本文編號(hào)：1510374