预期条件下不同侧切角度膝关节应力状态的有限元分析

目的 探讨预期条件下不同角度侧切触地过程中膝关节运动学、地面反作用力（ground reaction force, GRF）特征以及软骨、半月板的应力状态。方法 采集14名受试者在预期条件下分别进行45°、90°和135°侧切时的运动学和GRF数据，通过Visual 3D逆动力学计算获取膝关节反作用力，基于膝关节三维有限元模型分别对3种侧切角度下触地过程进行数值仿真。结果 预期条件下3种侧切角度在触地过程中的膝关节运动学特征存在显著性差异（P＜0.001），膝关节屈曲程度随侧切角增大而增加；垂直GRF随侧切角增加而显著减小（P＜0.001），水平GRF呈现出相反的趋势；3种侧切角度下，90°侧切时髌骨软骨以及股骨软骨接触应力峰值较大, 前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）接触点主应力峰值较大，其次为135°和45°侧切；3种侧切角度下，外侧股骨软骨接触应力峰值均大于内侧。结论 90°侧切运动时膝关节损伤风险更大，135°侧切时膝关节内部的应力状态与90°侧切相比较为良好。预期条件下膝关节损伤风险并不随侧切角增大而升高。     

踝关节贴扎在优势侧落地动作中对膝关节生物力学特性的影响

目的 研究踝关节贴扎（限制踝关节内翻跖屈）在优势侧单腿落地动作中对膝关节生物力学特征的影响。方法 在踝关节未贴扎和贴扎两个条件下,18位业余运动员执行优势侧单腿落地动作,使用Vicon三维运动捕捉系统、Kistler测力台和Noraxon 表面肌电系统共同采集运动学、动力学、表面肌电数据,进行统计学分析。结果 与未贴扎相比,贴扎后触地时刻的膝关节屈曲角度和接触地面过程中膝关节最大屈曲角度显著性增加,而膝关节最大外翻角度显著性减小。结论 限制踝关节内翻跖屈贴扎可能会降低前交叉韧带损伤的风险。踝关节贴扎的干预方式能够改变在落地动作中膝关节生物力学指标。限制踝关节内翻跖屈贴扎可以作为预防大学生运动员前交叉韧带损伤的有效措施。     

跳跃运动中不同护膝条件下膝关节半月板应力场的数值研究

目的 采用数值模拟方法,建立人体膝关节肌骨系统生物力学模型,并将人体动力学模型模拟跳跃运动时所获得的运动学和动力学信息作为模型驱动数据,进而分析不同热力耦合护膝条件下膝关节半月板的应力场分布特征。方法 基于受试者CT与MRI断层扫描图像,构建包括骨、关节软骨、半月板、韧带和膝关节外围软组织的较真实人体膝关节模型,依据跳跃运动全周期分析选择蓄力起跳、落地冲击两个半月板损伤风险较大的位姿步态进行模拟,分析4种不同热力耦合护膝条件下膝关节半月板的应力场特征,讨论半月板峰值应力及其应力集中区域的变化,探究半月板损伤以及佩戴护膝的防护功效和力学依据。 结果 膝关节内侧半月板前角是应力集中的易受损区域;在热力场耦合护膝条件下,内侧半月板应力集中区域由其狭长且薄弱的前角转移至其较为宽厚的中部,且峰值应力显著降低;内、外侧半月板的峰值应力接近,表明两者共同承担外载,且半月板应力集中区域面积减小。结论 热力场耦合护膝对于膝关节半月板的损伤具有良好防护作用。数值模拟研究结果可以为热力多功能护膝的设计提供理论支撑和技术指导。     

女性全身关节过度活动患者跳深着陆时膝关节应力分析

目的 分析全身关节过度活动(generalized joint hypermobility, GJH)女性患者与健康女性在跳深着陆中膝关节软骨、半月板von Mises应力分布差异。方法 采集女性GJH患者与女性健康受试者在跳深着陆缓冲阶段垂直地面反作用力(vertical ground reaction force, VGRF)峰值时刻的膝关节运动学与地面反作用力特征,通过逆动力学计算膝关节反作用力,并将膝关节沿股骨长轴方向的合力作为载荷;基于1名女性膝关节三维有限元模型,分别对2组受试者跳深着陆过程进行数值仿真,计算膝关节软骨与半月板von Mises应力及应力分布。结果 在跳深着陆VGRF峰值时刻,GJH组和对照组膝关节屈曲、外翻角度具有统计学意义(P<0.05)。相比于对照组,GJH组膝关节屈曲角度降低、外翻角度增加;在跳深着陆中,GJH组膝关节内部承受应力更大且胫股关节内、外侧室负重区应力分布不均衡,其股骨软骨外侧髁外侧、外侧胫骨软骨前部/中部外侧以及外侧半月板前角、体部外侧缘为应力集中部位。结论 女性GJH患者因膝关节活动范围增大、关节囊松弛,导致在跳跃类项目中膝关节...     

内侧副韧带不同程度损伤时膝关节的应力变化

背景：膝关节内侧副韧带损伤易导致继发性的半月板及软骨损伤,长期慢性损害会引起骨关节炎的发生。目前,关于内侧副韧带断裂所致半月板及关节软骨损伤的力学研究较少。目的：探讨膝关节内侧副韧带不同程度损伤对膝关节半月板及软骨生物力学的影响。方法：选择一名健康志愿者行膝关节CT和MRI检查,获取其影像资料,将扫描数据依次导入Mimics、Geomagic及Solidworks软件,经配准融合后建立正常膝关节三维模型,并在此基础上模拟出膝关节内侧副韧带不同程度损伤的模型,共分为4组,包括：(1)内侧副韧带完整;(2)内侧副韧带深层断裂;(3)内侧副韧带浅层断裂;(4)内侧副韧带完全断裂。最后导入Ansys软件,对膝关节施加3种模式载荷：(1)股骨顶端施加10 N·m外翻力矩;(2)股骨顶端施加4 N·m内旋力矩;(3)股骨顶端施加4 N·m外旋力矩。分析4组模型在不同载荷下对膝关节生物力学的影响。结果与结论：(1)在膝关节伸直位,对膝关节施加10 N·m外翻力矩时,内侧副韧带不同程度损伤后外侧半月板总体应力均增加,关节软骨应力变化不明显,并且当内侧副韧带浅层出现断裂后外侧半月板应力峰值明显增大;(2...     

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的 探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法 利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳（drop jump, DJ）和单腿跨步跳（lay-up jump, LJ）过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 （1） 穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度（P<0.05）。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;（2） 在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋（P<0.05）。结论 穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。     

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳(drop jump,DJ)和单腿跨步跳(lay-up jump,LJ)过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 (1)穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度(P0.05)。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;(2)在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋(P0.05)。结论穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。     

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的 探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法 利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳（drop jump, DJ）和单腿跨步跳（lay-up jump, LJ）过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 （1） 穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度（P<0.05）。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;（2） 在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋（P<0.05）。结论 穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。     

UKA 关节线安装误差对膝关节接触力学和运动学影响

目的 针对单髁膝关节置换(unicompartmental knee arthroplasty, UKA)内侧假体松动和外侧关节软骨退化问题,通过骨肌多体动力学方法研究不同生理活动中UKA关节线安装误差对膝关节接触力学和运动学的影响。方法 以内侧自然关节线为0 mm误差,分别考虑±2 mm、±4 mm、±6 mm共6种关节线安装误差情况,建立7个内侧UKA置换的骨肌多体动力学模型,对比研究步行和下蹲运动中膝关节接触力学和运动学的变化。结果 在步行步态周期70%时,相比于0 mm误差UKA假体关节线升高2 mm时内侧假体接触力增大127.3%,外侧软骨接触力减少12.0%;在UKA假体关节线降低4 mm时内侧假体接触力接近0 N,外侧软骨接触力增大10.1%;胫股关节总接触力在关节线升高和降低2 mm时分别增大19.7%和减小14.2%。在下蹲屈膝100°时,相比于0 mm误差膝关节内侧假体接触力和胫股骨关节总接触力在UKA假体关节线升高2 mm时分别增大31.6%和11.1%,在UKA假体关节线降低2 mm时分别减小24.5%和8.5%,而膝关节外侧软骨接触力变化不大。同时,在步行步态...     

排球运动起跳过程中踝关节的生物力学特性

文题释义： 急停起跳：在激烈的排球比赛中,急停起跳动作是运动员比赛过程中出色完成扣球、拦网、跳发球、跳传球等技术所必不可少的关键阶段,也是运动员获得较好起跳高度的关键实施环节。 踝关节的活动范围：研究发现长期从事举重项目的人比正常人的踝关节活动度要小,长期从事游泳项目的人比正常人的踝关节活动度要大。踝关节的活动范围往往还跟运动成绩相关联,如短跑、速滑等竞速性项目运动成绩好的运动员踝关节的活动度也相对较好。 背景：目前对踝关节的生物力学特性研究多集中于方法学的探讨,对复合动作模式下踝关节生物力学特征的研究较少。 目的：分析对排球运动员起跳落地时踝关节的运动学和动力学特性。 方法：研究选取天津体育学院排球专项运动的学生男女各20名。主要采用Vicon三维运动捕捉系统和Kistler三维测力台,同步采集受试者在起跳落地时踝关节运动学与动力学参数,总共获得3次有效数据,利用统计学方法对数据进行对比分析。研究方案的实施符合天津体育学院的相关伦理要求,所有受试者均为自愿参加,并对试验过程完全知情同意。 结果与结论：①发现在该动作模式中,踝关节跖屈角度男性明显小于女性,在起跳阶段踝关节处于内翻和内旋状态,在落地缓冲阶段踝关节处于内翻和外旋状态,且角度男性组略大于女性,此时极易造成踝关节损伤;②三维方向的峰力矩和力值男性组均大于女性;三维方向峰值力矩和力出现的时间男性组晚于女性,而且存在双腿力量不均衡以及双脚不同时着地情况。 ORCID: 0000-0003-4584-148X(鲍春雨) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

不同运动贴扎技术对跳深着陆时膝关节应力的影响

背景：贴扎作为一种有效预防运动过程中损伤的方法已得到广泛应用,但采用不同的贴扎方式对膝关节内部应力的影响尚不清晰。目的：分析不同类型贴扎在跳深着陆中对女性篮球运动者膝关节运动学、动力学和软骨、半月板、前交叉韧带应力分布差异的影响。方法：(1)招募10名武汉体育学院篮球专项女大学生,身高(166.60±1.64) cm,体质量(57.50±2.87) kg,年龄(22.40±1.77)岁。每名受试者分别在膝关节无贴扎、肌内效贴扎、重弹贴扎的条件下进行跳跃动作,采集跳深着陆时膝关节运动学与地面反作用力数据。(2)基于膝关节三维有限元模型,以垂直地面反作用力峰值时刻膝关节运动学数据作为边界条件,以股骨长轴方向的合力作为载荷,分析跳深着陆过程中膝关节模型的应力分布情况。结果与结论：(1)收集受试者跳深着陆数据显示,无贴扎组、肌内效贴扎组触地时刻膝关节外翻角度大于重弹贴扎组(P <0.05);无贴扎组垂直地面反作用力峰值时刻膝关节膝外翻角度大于肌内效贴扎组、重弹贴扎组(P <0.05),缓冲阶段峰值膝关节膝外翻角度均大于肌内效贴扎组、重弹贴扎组(P <0.05),缓冲阶段膝关节...     

基于MRI的成人正常膝关节软骨形态学测量

目的：了解正常膝关节软骨分布及股骨髁承重区的软骨厚度特点,为膝关节病变早期诊断和动态观察提供依据。方法：选取100名成人志愿者,男、女各50名,年龄20—30岁,平均25．3岁,膝关节均行MRI扫描。应用MIMICS软件对图像进行处理,在矢状位窗面上测量膝关节各部位软骨最大厚度。选择膝关节正常运动时的承重区,测量承重区域软骨的最大厚度并与其他区域进行比较。基于MRI图像行膝关节软骨三维重建,观察膝关节软骨的三维形态特征。结果：膝关节各部位的最大软骨厚度如下。胫骨外侧平台3．19mm,胫骨内侧平台3．07mm,股骨外侧髁2．93mm,股骨内侧髁3．19mm,股骨滑车软骨3．57mm,髌软骨3．75mm。不同性别与左右侧之间的软骨厚度差异无统计学意义（P〉0．05）。胫股关节承重区软骨厚度大于其他区域,有统计学差异（P〈0．05）。结论：成人正常膝关节各区域软骨厚度不同,胫股关节承重区软骨厚度大于非承重区域。基于MRI可以准确地测量膝关节各部软骨的厚度及重建膝关节软骨的三维形态。     

踝外侧副韧带损伤对踝关节稳定性及软骨接触应变影响的有限元分析

背景：在踝关节扭伤和踝关节韧带损伤中近85%涉及外侧副韧带,损伤的机制为足跖屈时踝关节内翻。急性踝关节外侧扭伤的患者中有20%-40%会出现持续疼痛和慢性踝关节外侧不稳,导致距骨平移和旋转过大,加速软骨磨损,导致关节退化。目的：通过有限元建模探究不同类型的踝外侧副韧带损伤模型对踝关节稳定性以及距骨穹窿软骨接触应变的影响。方法：将1名27岁志愿者足踝CT扫描数据DICOM文件导入有限元软件中,进行三维重建及曲面拟合,再进行网格划分,建立含有骨骼、关节软骨和韧带的完整踝关节有限元模型,对比正常、距腓前韧带损伤、跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤4种不同工况下的踝关节稳定性和距骨软骨接触应变的改变。结果与结论：(1)在前抽屉试验中,距腓前韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤距骨前移距离明显大于正常和跟腓韧带损伤(P <0.05),而距腓前韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤之间、正常和跟腓韧带损伤之间差异无显著性意义(P> 0.05);(2)在距骨倾斜试验中,跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤距骨倾斜角度明显大于正常和距腓前韧带损伤,而跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤之...     

跳伞着陆过程中膝关节损伤的有限元研究

目的利用膝关节有限元模型和模拟跳伞着陆实验数据,对半蹲式跳伞着陆过程进行数值模拟,并分析膝关节损伤的机理。方法对16名健康志愿者进行半蹲式模拟跳伞实验,跳落高度分别为0.32m,0.52m和0.72m。基于核磁共振成像建立人体膝关节的三维有限元模型,采用实验测得的膝关节运动学和地面反力数据对跳伞着陆过程进行数值模拟。结果关节内组织的应力水平随着跳落高度的增加而增加,外侧半月板和关节软骨承受了较大的载荷,前交叉韧带和内侧副韧带在屈膝角度达到最大时产生明显的应力集中。结论跳伞着陆的高速冲击是造成关节损伤的直接原因,外侧关节软骨和半月板更易受到损伤,前交叉韧带和内侧副韧带较易在屈膝幅度最大时发生撕裂。     

前交叉韧带重建后急停起跳过程中膝关节应力的有限元分析

背景：已有研究分析了前交叉韧带重建患者术后完成不同动作时健患侧运动学、动力学等运动特征,假设前交叉韧带重建术后患者在完成急停起跳动作时健侧前交叉韧带von Mises应力较患侧高,半月板和股骨软骨的von Mises应力较患侧低。目的：通过探究前交叉韧带重建患者健患侧膝关节软组织的应力响应特征,以期为降低该人群发生前交叉韧带二次损伤及慢性膝关节骨性关节炎等继发性损伤提供参考。方法：运用红外光点运动捕捉系统(Nokov)和测力台(Bertec)采集前交叉韧带重建患者急停起跳时膝关节运动学和动力学特征,通过欧拉角计算方法和逆动力获得膝关节三维角度和三维力矩参数,并将膝关节三维角度和力矩作为边界和加载条件分别载入健患侧膝关节有限元模型,进行数值仿真,比较健患侧膝关节内部结构在实际运动载荷下的应力分布情况。结果与结论：(1)在水平向后第一地面反作用力峰值时刻,患侧膝关节屈曲角、内收角明显大于健侧,且健侧垂直地面反作用力高于患侧。此外,健侧垂直地面反作用力峰值出现在急停起跳阶段的4%-6%,而患侧出现在急停起跳阶段的15%-17%,表现出健侧腿较患侧先着地的运动模式。(2)有限元分析显示健侧前交...     

肌内效贴对下肢侧切运动中生物力学特征的影响

背景:肌内效贴扎作为一种运动防护手段已被广泛应用,但作为纠正侧切动作时下肢生物力学异常变化手段的研究,其作用尚不明确。目的:对比受试者膝关节在肌内效贴扎、安慰剂贴扎及空白对照情况下,完成侧切动作时下肢运动学、动力学特征的变化。方法:招募39名篮球专项男性大学生为受试者,每位受试者分别在肌内效贴扎、安慰剂贴扎以及不进行任何贴扎情况下进行测试。采取力学矫正的贴扎方式对受试者优势侧膝关节进行贴扎干预。选取4.5-5.5 m/s的助跑速度完成45°侧切动作,并运用三维动态捕捉系统及测力台同步采集运动学及动力学数据。选取初始触地时刻、地面反作用力峰值时刻的运动学及动力学参数进行数据分析。采用SPSS 27.0软件对测试数据进行统计学分析。结果与结论:①运动学指标:肌内效贴条件下与无贴扎及安慰剂贴扎相比,初始触地时刻髋关节外展、膝关节外翻角度显著减小(P<0.05);侧向地面反作用力峰值时刻,髋关节外展、膝关节外翻及踝关节跖屈角度显著减小(P<0.05),膝关节屈曲角度显著增加(P<0.05)。②动力学指标:与无贴扎相比,肌内效贴扎及安慰剂贴扎条件下均可显著减小初始触地时刻髋关节外展、外旋力矩及膝关节外翻、外旋力矩(P<0.05),显著减小垂直地面反作用力峰值、水平向后地面反作用力峰值(P<0.05);与无贴扎及安慰剂贴扎相比,肌内效贴扎可显著减小侧向地面反作用力峰值(P<0.05)。③结果表明,对膝关节进行肌内效贴扎可在一定程度上改善篮球专项大学生在完成侧切动作时与下肢损伤风险因素相关的部分运动学、动力学指标,可能对预防侧切过程中损伤的发生有一定积极作用;此外,膝关节安慰剂贴扎与肌内效贴扎在部分指标变化方面的作用趋势较为一致,提示肌内效贴扎的作用机制可能存在安慰剂效应。     

汉族成人膝关节软骨厚度变化规律的研究

目的借助软骨磁共振成像技术研究我国20～40岁成年人膝关节软骨厚度变化规律及其与年龄、体质量和性别等与骨关节炎有关的主要临床因素的相关性。方法对200例20～40岁间汉族正常志愿者进行磁共振(MR)膝关节软骨成像,序列包括:快速自旋回波加权(FSE T2W)、三维脂肪抑制扰相梯度回波(3D-FS-SPGR)和脂肪抑制质子加权(FS-PD)。分别记录股骨内侧髁、外侧髁、胫骨内侧平台、外侧平台和髌骨区5个区域软骨最大厚度。同时分别记录关节胫股角、身高、体质量并计算体质指数(BMI)。分析不同性别、BMI正常和超质量组、不同年龄段(以5岁年龄差为一年龄组)的膝关节各区域之间软骨厚度差异;采用多元方差分析不同年龄组软骨厚度总体差异;采用Sperman分析法对年龄、BMI、性别与软骨厚度的相关性进行分析。结果样本胫股角平均值为4.6°,不同组间差异无统计学意义(F=14.683,P=0.094);不同年龄组在股骨内侧髁和胫骨内、外侧平台软骨厚度方面存在显著性差异,以上区域软骨随年龄增大而变薄的趋势明显(F=2 968.790,P<0.001);软骨厚度与年龄具有较为明显的负相关性(r外侧平台=-0.352,r内侧平台=-0.475,r股骨内侧髁=-0.363)。不同性别间软骨平均厚度差异无统计学意义(t=0.4235,P=0.672)。超质量与体质量正常组间软骨平均厚度无显著差异(t=0.798,P=0.425);成年人股骨外侧髁软骨厚度与BMI负相关(r=-0.162,P=0.022),其余部位与BMI无相关性。结论在我国20～40岁正常成年人中,膝关节不同区域的软骨厚度差异显著且随年龄变化明显。该年龄段正常人膝关节软骨厚度与性别、体质量无相关性。     

Q角测量评估膝关节软组织平衡和骨性手术治疗习惯性髌骨脱位的疗效

背景：手术治疗习惯性髌骨脱位可通过平衡髌骨内外侧软组织,改善Q角,达到纠正髌骨脱位。 目的：探讨Q 角测量评估膝关节软组织平衡和骨性手术治疗习惯性髌骨脱位的疗效。 方法：治疗前常规测量18例习惯性髌骨脱位患者Q角,按Q角分为两组：<16°组,行膝关节外侧关节囊松解、内侧关节囊紧缩;>16°组,行膝关节外侧关节囊松解、内侧关节囊紧缩+髌韧带止点内移或膝关节外侧关节囊松解、内侧关节囊紧缩+髌韧带止点内移和股内外侧肌止点位移。 结果与结论：两组术后Q角明显低于术前,术后膝关节评分明显高于术前(P < 0.001),两组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)。Q 角测量评估显示平衡膝关节软组织和骨性手术治疗习惯性髌骨脱位具有疗效明确,并发症少,功能恢复好的优点。     

步态周期下半月板损伤对膝关节生物力学性能的影响

文题释义：半月板撕裂：膝关节内半月型纤维软骨破裂,撕裂原因主要是由于膝半屈或全屈位下的扭转力所造成。半月板分为内侧半月板和外侧半月板,内侧半月板较大且固定,外侧半月板较小,实验主要研究外侧半月板撕裂对力学机制的影响。 动态有限元分析：将人体正常完整步态周期作为边界条件施加在膝关节半月板模型中,观察在完整步态周期下半月板以及胫骨软骨的应力变化趋势及所受应力值大小。 背景：目前国内外对膝关节半月板的生物力学分析十分广泛,但大多集中于对膝关节屈曲运动状态下的研究,针对完整步态周期下膝关节半月板生物力学的有限元分析还不完善。 目的：通过对比外侧半月板撕裂模型与健康半月板模型,了解完整步态周期下半月板损伤后的生物力学变化机制。 方法：以健康成年人膝关节CT扫描数据为基础,建立包括胫-股骨、半月板、关节软骨在内的健康膝关节有限元模型,并在健康模型基础上进一步构建膝关节外侧半月板撕裂模型,探究在完整步态周期下膝关节外侧半月板撕裂的生物力学机制,并与健康膝模型进行对比。 结果与结论：①两种模型完整步态周期内的胫骨软骨瞬时应力变化趋势一致,但半月板撕裂模型中胫骨软骨在每一个瞬时受到的应力值均大于健康半月板模型,半月板撕裂模型与健康模型中胫骨软骨所受最大应力值分别为30,20.5 MPa;②两种模型完整步态周期内的半月板瞬时应力变化趋势是一致的,但撕裂模型中完整步态周期内半月板受到的应力均大于健康模型,半月板撕裂模型与健康模型中半月板所受最大应力值分别为69.8,41.3 MPa;③在步态周期的前60%,半月板撕裂模型中的胫骨软骨最大应力分布远大于健康模型,且随着步态周期的增长,接触范围逐渐向软骨外部边缘蔓延;在步态周期的60%以后,作用在胫骨软骨上的应力较小,最大应力的分布范围也比较小;④两种模型中健康内侧半月板应力分布基本一致,而撕裂的外侧半月板最大应力分布范围较健康内侧半月板广,在裂纹周围出现了较严重应力集中现象,且随着步态周期的进行,应力集中区域逐渐向裂纹靠近半月板前角处偏移;⑤结果表明半月板是人体膝关节中重要的承重部件,从生物力学角度可以较为直观地观察到半月板损伤对人体膝关节的危害。 ORCID: 0000-0002-2155-0058(吴铮) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

轻度与重度骨关节炎膝关节的生物力学行为比较

目的 对比研究轻度与重度膝骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)膝关节的生物力学行为,阐述KOA进展的生物力学机制。方法 分别构建同一患者左侧轻度KOA(KL分级Ⅰ级)与右侧重度KOA(KL分级Ⅳ级)膝关节有限元模型。在材料属性、边界条件、载荷等设定相同的情况下进行有限元分析,比较轻度与重度KOA膝关节半月板、股骨软骨、胫骨软骨的接触面积、接触压及von Mises应力的变化特征。结果 重度KOA膝关节总接触面积和外侧室接触面积大于轻度KOA膝关节,而内侧间室接触面积小于轻度KOA膝关节。重度KOA膝关节半月板、股骨软骨和胫骨软骨上的接触压及von Mises应力峰值均大于轻度KOA膝关节;双膝关节外侧半月板上接触压及von Mises应力峰值均大于内侧半月板,双膝关节股骨软骨与胫骨软骨内侧间室接触压及von Mises应力峰值均大于外侧间室。结论 重度KOA膝关节应力分布不同于轻度KOA,接触面积、接触压和von Mises应力峰值的变化与半月板脱位、软骨缺损等因素相关,生物力学行为和解剖结构的改变促进了KOA进展。