现实与虚拟互动技术及其在膝关节稳定性分析中的应用

目的运用现实与虚拟互动的骨科生物力学方法,对正常人体膝关节进行三维重建、图像分割,验证该法对于关节内外结构进行生物力学分析的可行性。方法去除膝关节周围的肌肉、脂肪和结缔组织等软组织,保留完整的关节囊,用聚甲基丙烯酸甲脂将股骨下段和胫骨上段分别包埋。在膝关节标本上打上不共线的“立方体”形标志物,将实际膝关节、股骨、胫腓骨进行配准,利用三维扫描技术分析标志点空间位置的变化,对三维图像进行分析,并通过三维重建软件分析验证重建模型的有效性。结果建立了膝关节的三维空间模型结构,通过该模型可直接观察到膝关节内外结构的运动信息,能够进行力学分析和测量,分析结果证明其在仿真分析中是可行的。结论该方法适用于重建人体膝关节的三维空间几何模型,能够让人们直观地了解膝关节内部的运动信息,可直接进行结构力学仿真分析,模拟膝关节在各种负荷条件下各部位的应力、应变分布,为关节生物力学研究提供了一种简捷高效的实验方法。