【摘要】：人工膝關(guān)節(jié)的接觸力學和運動學對臨床前評估假體的磨損和運動性能非常重要。然而,人工膝關(guān)節(jié)的接觸力學和運動學性能與假體的幾何參數(shù)設(shè)計密切相關(guān)。因此,本文通過建立人工膝關(guān)節(jié)步態(tài)仿真有限元模型,研究分析了人工膝關(guān)節(jié)冠狀面不同幾何設(shè)計假體模型和曲線型脛骨襯墊不同幾何參數(shù)的假體模型的接觸力學性能和運動學性能;從而探究人工膝關(guān)節(jié)幾何參數(shù)對其接觸力學和運動學影響。本文通過選取了兩種冠狀面幾何設(shè)計不同的假體模型進行標準步態(tài)仿真分析,從而探究冠狀面幾何設(shè)計不同的人工膝關(guān)節(jié)接觸力學和運動學性能差異。同時,本文也具體介紹了人工膝關(guān)節(jié)承載面脛骨襯墊的參數(shù)化建模方法,并建立了不同參數(shù)的假體模型,從而探究承載面幾何參數(shù)對人工膝關(guān)節(jié)的接觸力學和運動學的影響。另外,本文也詳細介紹了人工膝關(guān)節(jié)步態(tài)仿真有限元建模過程,其中包括了標準步態(tài)下人工膝關(guān)節(jié)位移控制有限元模型和力控制動力學有限元模型。本文首先對捷邁NK-II非對稱型且冠狀面呈直線型假體模型和強生PFC對稱型且冠狀面呈曲線型假體模型進行了模型收斂性驗證;通過有限元網(wǎng)格細化最小單元尺寸達到0.0625mm時模型才得以收斂;并且,在捷邁NK-II假體模型中出現(xiàn)了邊緣效應(yīng),最大接觸壓力明顯增大,比沒有出現(xiàn)邊緣效應(yīng)的強生PFC假體模型的最大接觸壓力增加了約40%;邊緣接觸效應(yīng)的出現(xiàn)與捷邁NK-II的設(shè)計冠狀面呈直線型密切相關(guān)。這為人工膝關(guān)節(jié)的磨損研究和設(shè)計指導(dǎo)提供重要依據(jù)。另外,本文也對人工膝關(guān)節(jié)曲線型脛骨襯墊的幾何參數(shù)對假體接觸力學和運動學的影響進行了探究;結(jié)果顯示脛骨襯墊的冠狀面曲率半徑與假體的接觸力學性能密切相關(guān),而脛骨矢狀面曲率半徑與假體的運動性能聯(lián)系更緊密,這為人工膝關(guān)節(jié)的設(shè)計以及臨床中假體的選擇提供了重要的指導(dǎo)意義。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R318.17
【圖文】：

圖 1.1 自然膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖[3]中重要的運動承載關(guān)節(jié)，作為人體日常的運動傳多運動生活的追求，從而更易造成了膝關(guān)節(jié)損傷骨性關(guān)節(jié)炎等都是影響人體正常活動和造成患者

圖 1.2 人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)流程示意圖[12]人工全膝關(guān)節(jié)主要包括:股骨部件、脛骨托盤、脛骨襯墊和髕骨[13]。如圖 1.3 所，股骨部件固定在股骨末端并與脛骨部件和髕骨部件或人體髕骨組成脛股關(guān)節(jié)節(jié)。全膝關(guān)節(jié)股骨部件通常采用鈷鉻合金鑄造而成，用于取代股骨遠端表面；

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本文編號：2721407