后踝骨折对胫距关节生物力学性能影响的有限元分析after ankle fracture of the tibia from finite element analysis of the influence of the joint biomechanics performance.pdfVIP

·中文论著摘要· 后踝骨折对胫距关节生物力学性能影响的有限元研究 目 的 通过有限元技术，建立正常人体站立位踝关节三维有限元模型，在模型有效 性验证的前提下，研究如何提高模型的仿真性能。并按照胫骨远端关节面投影图 像，在模型上对后踝部分进行不同范围的切割，研究在J下常应力加载下后踝不同 范围骨折胫距关节接触面积、应力变化及位移趋势，在生物力学方面探讨后踝骨 折的手术适应症，并对应用有限元数字模型替代传统尸体标本的前景进行探讨。 方法 1、对一正常健康成年男性的右侧踝关节模拟站立位位置行CT扫描，扫描范 围为踝穴上方15cm至足底，获得279张横断面序列图像(dicom3．0格式保存为 原始数据)。并输入有限元建模软件进行三维有限元重建，通过医学图像处理软件 Mimics 10．0， i0．0及逆向工程软件Geomagic9．0和通用有限元分析软件ansys 设定好参数后得到踝关节三维有限元模型，并添加距腓前韧带、距腓后韧带、胫 腓前韧带、胫腓后韧带、三角韧带等共五组线段组成的韧带，得到几何模型后并 导入有限元软件进行网格划分。最终建立J下常的踝关节三维有限元模型。并对模 型的有效性进行验证。2、以胫骨远端横断面外侧缘为基准，按照不同的比例沿由 内向外的方向对后踝部分进行切割，分别模拟后踝1／5、1／4、1／3、1／2程度的骨 折。测量人体站立位体重加载下胫距关节软骨接触面积(contactarea)、最大接触压 contact contact 力(max press)、平均接触压力(meanpress)、最大米塞斯应 mises stress)、最大位移(max 力(max displacement)等参数。 结 果 随着后踝骨折范围的增加，胫距关节软骨接触面积呈逐渐减小趋势，胫骨软 骨的平均接触应力值、最大接触压力逐渐增大，最大米塞斯应力增加，胫骨相对 位移增加。胫距关节的应力区主要集中在踝穴的外侧及日驴外侧，当后踝骨折面积 超过I／3时，关节负重区面积明显缩小，关节位移趋势明显增加。 当日结 论F匕： l、当后踝骨折范围不超过胫骨远端关节面的I／3时，胫距关节接触面积基本 未见变化，可见作为胫骨后结节的后踝并不是全部作为有和距骨有效应力接触的 区域。只有后踝骨折面积超过I／3时，涉及胫距关节的负重区，影响胫距关节的 接触。此时关节接触面积明显减小，应力变化明显增加，并出现应力集中及距骨 后脱位趋势，关节相对位移趋势增加，从而直接导致胫距关节软骨的退变，造成 创伤性关节炎及关节失稳，预后不佳，具有手术复位固定的指征。踝关节稳定性 的失常相对接触性能来说可能是造成创伤性关节炎另一个重要的因素2、三维有 限元技术建立踝关节模型具有形念学逼真，仿真度高，经济，重复性好等优势， 在一定程度上可取代尸体标本，有较好的应用前景。 关键词 后踝骨折；有限元；生物力学；胫距关节 2 ● 英文论著摘要 ● on malleolarfractureonthe Studyposterior biomechanicalcharacteristicsoftheankleoint j by offiniteelementmethod ways ective Abj