膝关节动力学模型的研究进展

膝关节是人体最重要的关节之一。研究膝关节的力学行为对临床上治疗各类膝关节伤病均有极大的帮助。本文回顾了近年来国外学者提出的若干膝关节力学模型,分析了其优点及局限性,提出了膝关节动力学模型的发展趋势,为进一步探讨膝关节动力学模型提供了参考和借鉴。     

膝关节生物力学模型研究现状

膝关节是人体最重要的关节之一。对膝关节的生物力学性质和行为的正确认识有助于临床上各类膝关节伤病的治疗。模型是研究生物力学系统的有效手段，本文回顾了近年来国内外学者提出的若干膝关节力学模型，分析了其优点及局限性。提出了膝关节模型的发展趋势，为进一步探讨膝关节模型提供了参考和借鉴。     

基于膝关节三维模型的髌股关节动力学特性研究

目的构建有效的膝关节三维模型以计算髌股关节动力学参数。方法基于CT图像处理和CAD技术, 重建包括股骨下端、胫骨上端及髌骨的膝关节的骨骼三维模型,并定义髌股关节运动起重要作用的股四头肌直线模型、韧带及其它软组织的非线性弹性纤维束模型,以股四头肌肉力为输入控制变量。结果构造出一个有效的膝关节三维模型。结论该模型可以有效的计算髌股关节动力学参数。     

人工全膝关节研究新进展

膝关节是人体最大、解剖最复杂、对运动要求最高的关节之一。全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)在全世界每年以高于10%的比例增长。TKA是在全髋关节置换术的基础上发展起来的,经过近30的发展,取得了很大进展。本文对近年来假体类型的演变、假体几何外形与尺寸的研究,以及膝关节生物力学方面取得的突破进行了阐述;对目前TKA中存在争议的问题进行了讨论;并结合目前最新发展的技术,对TKA未来发展的方向进行了展望和预测。     

全膝关节假体三维有限元模型的建立

背景：由于全膝关节的结构形态具有运动复杂、受力复杂等特性,造成了数据采集,模型建立困难,影响了三维实体模型的准确性。 目的：建立全膝关节假体三维有限元模型。 方法：通过Microscribe G2三维定位扫描仪取得假体数据、Geomagic软件进行曲面拟合、导入大型有限元分析软件Abaqus6.7.2建立全膝关节假体三维有限元模型,对如何提高三维有限元模型的精确性,扩大模型的开放性以及提高建模效率,增加关节外科医师在建模过程中的参与性进行探讨。 结果与结论：通过Microscribe G2三维定位扫描仪取得假体数据、Geomagic软件进行曲面拟合、导入大型有限元分析软件Abaqus6.7.2建立了全膝关节假体三维有限元模型。与以往建模方法比较,该模块设计使模型更加精准,使用更灵活,简化了有限元前期处理过程,明显降低了建模难度,提高了建模效率,增加了模型的扩展形,并获得了更高的精度。     

肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展

肌骨模型是基于生理学、工程分析和计算机三维图像技术的用于分析人体运动系统中肌肉与骨骼之间相对位置关系的几何模型,是分析人体生物力学特性的基础,由于其在研究人体肌肉骨骼系统生物力学上的优越性而越来越多地被应用.就肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展作一综述.     

膝关节形态学测量在人工膝关节置换领域的价值及意义

背景：对人工膝关节假体形态尺寸进行观察及测量,并对相关测量统计数据进行人工膝关节形态设计,有利于促进膝关节假体植入后的稳定性和组织相容性。 目的：结合文献探讨形态学测量在临床上膝关节置换中的重要性。 方法：以 “膝关节;假体;测量;设计;置换”为中文关键词,以“artificial knee joint; prosthesis;measure;design;replacement” 为英文关键词。采用计算机检索1998-01/2011-12有关人工膝关节假体设计、测量及膝关节假体植入后相容性的文章。 结果与结论：膝关节的形态学测量即膝关节的三维有限元模型、相关参数及角度、生物力学研究与膝关节假体选择及设计有着重要相关性。膝关节的形态测量有二维和三维测量,以三维测量法精确。膝关节线性尺寸之间、身高与线性尺寸之间均有很好的相关性,所测量的数据在临床上均有应用意义。典型的膝关节三维解剖模型,能为膝关节参数的测量提供一种可靠的方法,提高手术的成功。     

人体膝关节有限元动力学分析模型的建立与验证

根据乘员碰撞事故中人体膝关节的生物力学响应特性,应用有限元(FE)方法和碰撞模拟技术,构建了一个人体膝关节模型。模型按人体解剖学结构构建,由股骨内、外侧髁,胫骨内、外侧髁,腓骨小头、髌骨、软骨、半月板以及主要韧带构成。通过比较模型仿真和尸体碰撞实验在轴向载荷条件下膝关节受刚性碰撞的响应结果,验证了模型的有效性。该模型为研究人体膝关节损伤机理提供了可靠的基础数据,并可应用于乘员损伤防护装置的设计和开发。     

膝关节矢状面机构模型

建立矢状面上膝关节二维机构模型，求解矢状面髌股关节求解屈膝过程中髌骨与股骨的接触点移动，髌骨倾角、髌韧带倾角变化，髌股关节功能角变化以及髌股接触力和髌韧带作用力的变化等髌股关节运动及动力学参数．依据膝关节主要组成部分的功能及相互间连接关系，以股胫关节交叉四连杆模型为基础，通过对髌股关节的几何描述及力平衡限定，并运用ADAMS软件进行分析计算，计算结果与文献实验结果吻合良好。     

一个人膝关节弹性咬合接触的生物力学模型

基于人膝关节的解剖特征,在文献和试验的基础上,对膝关节解剖结构作了适当的简化,从而根据赫茨理论,建立了在节股骨与胫骨弹性啼合接触的生物力学模型,并获得了膝关节弹性咬合接触的最大咬合接触应力,咬合接触面积和相对咬合接触变形的定解形式,这些解的结果,对于指导临床诊断和治疗膝关节病等均具有重要作用。     

人体膝关节动态有限元模型及其在TKR中的应用

目的 研究膝关节高屈曲活动下运动和应力等的动态特征。为膝关节生物摩擦学研究提供相对运动和应力分布等生物力学数据 方法 建立包括人体主要骨与软组织的全膝关节置换前后的膝关节的动态有限元模型,对天然及全膝置换后膝关节下蹲运动和接触应力分布进行分析,并与相应的尸体实验的结果进行验证分析。结果 通过有限元分析,获得高屈曲膝关节的三维相对运动参数,胫股关节和髌股关节的接触位置和应力等动态力学参数。有限元分析结果表明,分别在膝关节过伸和高屈曲时,在胫骨高分子聚乙烯平台的胫骨平台轮柱和平台前部的交界处、胫骨平台内后方和轮柱后部三个区域发生较高的接触应力。这些也正是假体发生较高磨损率的区域 结论 所建立的有限元模型能够对于膝关节下蹲动作的运动、接触等力学行为进行评估,为临床膝关节全膝置换术、膝关节假体的摩擦学研究及其膝关节假体设计提供有力的分析工具。     

人体膝关节韧带生物力学研究进展

韧带是稳定膝关节的主要组成部分。如何在生物力学模型中模拟韧带将会影响膝关节动力学特性以及韧带力．韧带应变和接触力分布的计算。本文就韧带在生物力学模型中的简化方法及其力学参数的选择以作一综述．并提出建模的具体方法。     

膝关节动态有限元模型的力学分析

背景：膝关节具有解剖结构复杂性,活动多样性的特点。目前人体膝关节的生物力学研究由于不能进行直接的人体实验而进展缓慢,在尸体上进行实验又不具备正常人体的生理环境,其实验结果并不准确。 目的：采用了工程学的有限元分析方法,在无创、活体的条件下,研究膝关节各部位的受力情况。 方法：利用CT图像建立膝关节的三维动态有限元模型,在膝关节0°-90°范围内分析前后交叉韧带和髌股关节的受力。 结果与结论：前交叉韧带在屈膝0°时张力最大,然后逐渐减小,在屈膝50°-90°之间无明显变化,而后交叉韧带恰恰相反,在屈膝0°-50°时变化不大,之后逐渐增大,屈膝90°时达到最大值。髌股关节受力分析发现,髌股关节的压力是随着角度逐渐增大的。提示膝关节动态三维有限元模型能够逼真模拟膝关节活动,研究正常人膝关节各部位的受力,是骨科生物力学分析的有效工具。     

兔用金属对金属表面人工膝关节假体置入的可行性

背景：目前抗磨损方面的研究主要集中在关节摩擦副的改进和选择,其中金属对金属摩擦副是重要的革新与探索方向之一。 目的：观察兔用金属对金属表面人工膝关节假体置入动物体内的可行性及置入后12个月的使用情况,并探讨其生物力学性能。 方法：自行设计完成兔膝关节假体,人工股骨和人工胫骨假体表面均为不锈钢材料,使其摩擦表面配对成为金属对金属。10 只成年新西兰大白兔随机分成两组,每组5只,实验组和对照组分别行左侧人工膝关节置换,髌骨不置换,分别置入生物型网孔假体和骨水泥固定的非网孔假体。 结果与结论：置换后12个月,实验组标本大体观察可见大量骨质重建现象;两组膝关节功能差异无显著性意义;X射线检测示两组均固定良好,无脱位及松动发生;生物力学测试假体骨界面最大剪切强度实验组明显高于对照组(P < 0.05);扫描电镜观察实验组假体固定界面可见新骨形成,对照组假体与骨固定界面无新骨形成。提示金属对金属表面人工膝关节,无论是骨水泥假体还是生物型假体,均适合于在动物体内使用,置换后12个月动物实验观察见生物型假体及骨水泥假体在动物体内生存良好,多层网孔表面兔用生物型人工膝关节假体置入动物体内的固定强度要优于骨水泥假体。     

膝关节前外侧韧带的研究进展

目的 总结膝关节前外侧韧带的研究进展。方法 在中国知网、万方数据、中国生物医学文献数据库和PubMed数据库,分别以“膝关节”“前外侧韧带”“前外侧关节囊”“Segond骨折”为关键词,检索1980年1月—2015年10月与膝关节前外侧韧带的解剖学、组织学、生物力学及其损伤的临床诊断和外科治疗有关的文献进行分析总结。结果 前外侧韧带近端起源于股骨外侧髁腘肌腱止点附近,远端止于Gerdy结节外侧,经组织学研究显示前外侧韧带符合韧带组织的特征。前外侧韧带对维持膝关节内旋稳定有重要作用。前外侧韧带损伤应该早期诊断、早期治疗。其诊断不仅依靠影像学检查,还要结合临床查体;手术方式一般为关节外肌腱固定。结论 前外侧韧带是与Segond骨折相关的韧带结构,有助于维持膝关节内旋稳定性。目前对其损伤后的手术治疗方式尚无统一定论,有待进一步深入研究。     

新型国产膝关节假体用于全膝关节置换术的临床研究

目的 通过随机对照临床试验,验证新型国产膝关节假体临床应用的安全性和有效性.方法 本研究采用多中心、随机、单盲、阳性平行对照设计,自2017年3月至2019年3月在全国6家医院共招募72例受试者,试验组和对照组各36例.试验组使用新型国产膝关节假体,对照组使用成熟的膝关节假体.所有受试者在术前和术后3个月、6个月、1年...     

猕猴膝关节损伤的生物力学研究

本文对５只猕猴膝关节进行了扭转和拉伸实验，了载荷变形关系曲线，经过转换得出载荷与损伤关系曲一，这些结果为下肢系统方案设计提供了定量数据；在临床上节损伤的处治民帮助。     

膝关节韧带的生物力学研究进展

膝关节韧带的生物力学是近年来研究的热点之一,力学刺激对调控韧带功能、韧带组织愈合和重建有着重要的作用,作者从膝关节韧带的结构、力学与生化特点、愈合与重建、施加应力与制动对韧带的影响、应力对韧带细胞分化的影响和前交叉韧带与内侧副韧带的对比研究等方面综述了近年来的一些研究进展。     

膝关节后交叉韧带的解剖及生物力学特性的研究进展

膝关节后交叉韧带是保持膝关节稳定的重要结构之一,它近于膝关节的中心,具有膝关节屈伸和旋转运动轴的功能,但与前交叉韧带相比,由于其位置较深,损伤发生率相对较低,主观症状较少,故以往对后交叉韧带的重要作用研究不够。随着20世纪90年代以来对后交叉韧带认识的不断深入,尤其对后交叉韧带的解剖及生物力学特性的不断研究,对其损伤后的重建发挥了重要的临床指导作用,基于此目的,本文对近年来后交叉韧带解剖及生物力学特性的相关研究进展进行综述。