脉冲响应法评估关节退变的数值仿真

目的应用数值仿真方式探讨脉冲响应法对骨关节退变的评估能力。方法依据髌骨与股骨的接触模式,设定3种厚度的髌骨-股骨间软骨,构建简化的髌骨股骨接触模型,设定相关组织的物理参数。在股骨侧方模拟放置加速度传感器,模拟力锤敲击髌骨,获得通过股骨-髌骨接触面之后的振动波形。观察波形在不同不同厚度软骨情况下的变化规律。结果随着关节软骨的变薄,加速度曲线中的高频振荡区域到来得越来越早。速度曲线在开始阶段呈震荡增加,而后趋于稳定值,并在该稳定值附近强烈震荡。在去除软骨的模型中,观测点的速度曲线在迅速增大之后突然回归到零,并在零附近小幅震荡,在回归过程中经历了很高的加速度。结论通过仿真研究发现,脉冲响应发能够比较明显地观测到关节软骨退变后的振动变化情况。