膝关节骨性关节炎生物力学模型及其软骨表面应力分析

背景:膝关节骨性关节炎主要以软骨退变,骨质增生进而影响到关节周围软组织致关节疼痛,负重后加重以及后期致关节变形的慢性疾病。目的:实验收集膝关节骨性关节炎患者及正常人的膝关节影像学参数,再先后导入各种软件建立模型,然后在模型上模拟膝关节下蹲动作,并收集下蹲过程中膝关节骨性关节炎患者及正常人膝软骨表面的应力数据,并将两者进行对比从而得出膝关节骨性关节炎患者软骨表面应力特征。方法:收集膝关节骨性关节炎患者及正常人各30例,通过影像学CT,MRI检查获得数据,将得到的数据通过Mimics软件、Simpleware软件分析后建立模型,通过模型获得膝关节软骨应力相关数据,最后进行膝关节骨性关节炎患者与正常人数据的对比分析,分析总结得出膝关节骨性关节炎患者关节软骨的应力特点。结果与结论:膝关节骨性关节炎患者从站立到下蹲过程中膝软骨表面应力一般呈现非线性递增趋势。膝关节骨性关节炎患者下蹲过程中膝软骨表面中间外侧应力应力高于正常人体组(P<0.05),而其下蹲过程中膝软骨表面靠近远端应力及前后侧应力与正常人相比差异无显著性意义(P>0.05)。结果证实,成功建立膝关节骨性关节炎肌骨模型和有限元模型,建立的模型更接近真实膝关节的运动特征,通过模型为膝关节骨性关节炎疾病提供膝部组织定量的生物力学数据。