【摘要】：本文以國家自然科學(xué)基金“高屈曲人工膝關(guān)節(jié)的高屈曲穩(wěn)定性機制研究”為支撐,研究自然和全膝置換(TKA)后膝關(guān)節(jié)在高屈曲下蹲運動過程中,脛股關(guān)節(jié)的相對運動特性。借助計算機圖形圖像技術(shù)對已經(jīng)獲取的人體膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,建立了包括膝關(guān)節(jié)骨組織以及半月板、軟骨和髕股橫韌帶等主要軟組織在內(nèi)的人體自然膝關(guān)節(jié)三維幾何解剖模型。在創(chuàng)建的人體自然膝關(guān)節(jié)幾何解剖模型的基礎(chǔ)上,使用CAD軟件模擬全膝關(guān)節(jié)置換截骨和假體裝配,從而建立了全膝置換后的人體膝關(guān)節(jié)三維幾何解剖模型。創(chuàng)建了自然膝關(guān)節(jié)高屈曲運動的動態(tài)有限元模型。在模型的有限元計算中,通過采用二種不同的加載方式:三束恒力同時加載;三束變力同時加載。分別得出了人體自然膝關(guān)節(jié)脛股關(guān)節(jié)、髕股關(guān)節(jié)的運動特性數(shù)據(jù)。通過與相關(guān)文獻(xiàn)的驗證分析,確定三束變力同時加載的加載方式更加符合人體生理的加載條件。并得到了該加載條件下自然膝關(guān)節(jié)下蹲動作高屈曲狀態(tài)下的運動數(shù)據(jù)特性。創(chuàng)建了后穩(wěn)定型假體(PFC)置換后膝關(guān)節(jié)屈曲運動的動態(tài)有限元模型。在模型的仿真分析中,采用三束同時變力的加載方式。分析得出了假體置換后膝關(guān)節(jié)的三維運動特性數(shù)據(jù)。并與自然膝關(guān)節(jié)運動數(shù)據(jù)特性進(jìn)行對比研究,提出了改善PFC假體設(shè)計和TKA手術(shù)的建議。本文所創(chuàng)建的人體自然膝關(guān)節(jié)三維解剖模型可以用于假體植入的幾何仿真與有限元生物力學(xué)分析。在以后的膝關(guān)節(jié)實驗和仿真分析中,采用有限元分析中的三束同時變力加載的方式,能夠?qū)οリP(guān)節(jié)的運動、接觸力學(xué)行為進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和評估,從而為臨床TKA手術(shù)和膝關(guān)節(jié)假體的設(shè)計提供有力的分析工具。研究結(jié)果可以為膝關(guān)節(jié)病理、康復(fù)的研究以及人工膝關(guān)節(jié)假體設(shè)計提供參考。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R687.4

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本文編號：2523224