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目的:利用有限元分析软件,对TKA术后不同股骨假体位置的膝关节的屈伸过程进行仿真模拟,收集内外侧副韧带张力变化的数据,探究股骨假体位置对内外侧副韧带张力的影响。方法:1.TKA术后膝关节三维有限元模型的构建对一健康志愿者的膝关节行CT和MRI扫描,利用二维图像数据重建膝关节三维模型,利用逆向工程技术构建PS假体三维模型,按照TKA标准的手术方式,模拟术中理想股骨假体位置及偏离理想位置的截骨、假体安装,并结合文献数据,定义膝关节各骨骼、韧带及假体各部分的材料属性、相应载荷和边界条件。2.股骨假体位置对内外侧副韧带张力的影响对构建成功的不同股骨假体位置的膝关节模型的屈伸过程进行有限元分析,观察内外侧副韧带张力变化情况并进行相关性分析。结果:1.TKA术后膝关节三维有限元模型的构建(1)构建了包含骨骼、内外侧副韧带、髌韧带等结构在内的膝关节三维模型,确定了符合国人解剖结构特性的标志点和标志线,建立了符合个体情况的下肢力线。(2)构建了较完整的人工膝关节PS假体几何模型。(3)建立了理想股骨假体位置及偏离理想位置的TKA术后膝关节三维有限元模型。2.股骨假体位置对内外侧副韧带张力的影响(1)股骨假体在理想位置时,膝关节屈曲过程中MCL与LCL张力变化值基本相等(差值小于0.05N)。(2)股骨假体位置上移1.5mm、3.0mm、4.5mm、6.0mm时,膝关节屈曲过程中MCL与LCL张力变化差值与理想位置接近。而上移7.5mm时,其变化趋势与理性位置相反。股骨假体位置下移时,相较于理性位置,膝关节屈曲过程中MCL与LCL张力变化差值明显增大,与下移的距离无明显相关性。(3)股骨假体位置前移时,相较于理性位置,膝关节屈曲过程中MCL与LCL张力变化差值增大,与前移的距离成正相关关系;股骨假体位置后移时,相较于理性位置,膝关节屈曲过程中LCL与MCL张力变化差值也增大,与后移距离成正相关关系。结论:1.成功构建了TKA术后膝关节三维有限元模型,为研究股骨假体位置对膝关节屈伸过程中侧副韧带张力的影响奠定了基础。2.TKA股骨假体位置下移、过度前移或后移可使内外侧副韧带间的张力差值增大,影响术后膝关节屈曲过程中的侧方稳定。