不同屈曲状态下固定轴和移动轴膝关节胫-股关节的生物力学变化

作者：高辉; 王晨艳; 李志; 王文治; 王长江; 陈静; 陈维毅^*

来源：太原理工大学学报, 2021, 52(01): 144-150.

DOI：10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2021.01.020

• 膝关节
• 固定轴假体
• 移动轴假体
• 动态屈膝
• 生物力学
• 有限元分析

全膝关节置换术是治疗膝关节疾病有效方法,但对于固定轴和移动轴膝关节假体的优劣还未有统一的观点。以往对两种假体也有对比验证,但绝大多数都是静态模拟。首先构建健康自然膝关节有限元模型,然后分别建立含有上述两种假体的膝关节,通过动态模拟膝关节屈膝运动,计算出胫-股关节的接触应力和接触面积变化。结果发现:固定轴和移动轴人工膝关节在0°～90°屈膝角度下随着角度增大,接触区域由胫骨衬垫的前方转移到其的后方,胫-股关节接触应力不断变大,在90°时达到最大。移动轴间的胫-股关节接触压力始终小于固定轴,接触面积始终大于固定轴。随着屈膝角度加深,两种假体聚乙烯垫上的接触应力逐渐变大,接触面积随着逐渐变小。且两种假体接触应力无显著性差异,而假体接触面积有显著性差异。结果显示:在接触应力相同的情况下,接触面积越大,越不容易产生应力集中,越不易发生磨损,有助于延长膝关节使用寿命,因此移动轴膝关节假体优于固定轴膝关节假体。此研究可为临床假体移植类型的选择提供一定参考。

• 单位
  太原理工大学; 生物医学工程学院