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文檔簡介

1、 CRTER.org陳文棟,等. 不同載荷條件下半月板動態(tài)仿真生物力學分析不同載荷條件下半月板動態(tài)仿真生物力學分析陳文棟1,楊 光2(1昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院麻醉科,云南省昆明市 650032;2常州市第四人民醫(yī)院骨科,江蘇省常州市 213001)引用本文:陳文棟,楊光. 不同載荷條件下半月板動態(tài)仿真生物力學分析J.中國組織工程研究,2017,21(11):1742-1747.DOI:7.11.018 ORCID: 0000-0002-9388-7653(陳文棟)文章快速閱讀:應用有限元法仿真模擬分析不同載荷條件下膝關節(jié)半月板的生物力學特性動態(tài)仿真模擬分析:步態(tài)下膝關節(jié)不同屈曲角度(0

2、76;,30°,60°,90°)時半月板的應力及位移分布。干預:分別對模型股骨施加300,400及500 N垂直載荷。造模:基于正常成人志愿者膝關節(jié)MRI數據建立全膝關節(jié)三維有限元模型。試驗結果:有限元法可有效動態(tài)仿真模擬膝關節(jié)半月板在不同載荷條件下的受力及位移分布情況,可為臨床中半月板損傷機制的推測提供依據。文題釋義:半月板:半月板的功能即在于穩(wěn)定膝關節(jié),傳布膝關節(jié)負荷力,促進關節(jié)內營養(yǎng),其自身的生物力學呈各向異性及不均一性說明半月板能適應膝關節(jié)運動中的各種力學要求。作者應用有限元法仿真模擬并分析不同載荷條件下半月板步態(tài)屈曲過程中受力及位移分布情況, 可為臨床中

3、半月板的損傷機制的推測提供依據。動態(tài)仿真:一個在不同載荷條件下,接近真實的模擬步態(tài)屈曲過程中膝關節(jié)半月板相似性能生物力學過程,作者在該過程中獲取膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°,90°時半月板的應力及位移變化指標,揭示不同載荷條件下膝關節(jié)屈曲過程中半月板的生物力學變化規(guī)律,為進一步研究半月板正常的生物力學功能變化提供參考。摘要背景:目前臨床上半月板的損傷較為常見,其可導致嚴重的膝關節(jié)損傷。目前,關于半月板生物力學的研究已有報道,但不同載荷條件下半月板動態(tài)仿真模擬生物力學特性的研究還未見報道。目的:應用有限元法仿真模擬并分析不同載荷條件下膝關節(jié)半月板的生物力

4、學特性。陳文棟,男,1981年生,云南省劍川縣人,白族,2012年昆明醫(yī)科大學畢業(yè),博士,主治醫(yī)師,主要從事生物醫(yī)學系統建模及仿真研究。通訊 陳文棟,主治醫(yī)師,昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院麻醉科,云南省昆明市 650032中圖分類號:R318文獻標識碼:B文章編號:2095-4344(2017)11-01742-06稿件接受:2016-12-10Chen Wen-dong, M.D., Attending physician, Department of Anesthesiology, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University,

5、 Kunming 650032, Yunnan Province, China Corresponding author: Chen Wen-dong, Department of Anesthesiology, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China方法:基于正常成人志愿者膝關節(jié)MRI數據建立全膝關節(jié)三維有限元模型,通過分別對模型股骨施加300,400及500 N垂直載荷,動態(tài)仿真模擬分析步態(tài)下膝關節(jié)不同屈曲角度時半月板的應力、位移分布及變化

6、情況。結果與結論:在分別載荷300,400及500 N條件下,膝關節(jié)正常動態(tài)屈曲過程中0°,30°,60°,90°時最大應力點均從內側半月板后角脛骨附著面前緣移動到外側半月板前角脛骨附著面后緣;最大位移點均從接近內側半月板內緣中點的地方移動到外側半月板前外上緣;且外側半月板應力及位移范圍大于內側半月板,同時應力及位移分布范圍與載荷的大小及屈曲角度大小成正比;結果說明,膝關節(jié)半月板三維有限元模型可以有效的動態(tài)仿真模擬半月板在不同載荷條件下的受力及位移分布情況,可為臨床中半月板損傷機制的推測提供依據。關鍵詞:骨科植入物;數字化骨科;載荷;半月板;有限元分析;

7、動態(tài);生物力學主題詞:半月板,脛骨;有限元分析;生物力學;組織工程基金資助:常州市應用基礎研究計劃項目(CJ20130049)Biomechanical analysis of dynamic simulation of meniscus under different loading conditions Chen Wen-dong1, Yang Guang2 (1Department of Anesthesiology, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Provi

8、nce, China; 2Department of Anesthesiology, Changzhou Fourth Peoples Hospital, Changzhou 213001, Jiangsu Province, China)1743 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 kf23385083sina AbstractBACKGROUND: At present, the meniscus injury is very common, and can lead to serious injury of the knee joint. Meniscus biom

9、echanics has been reported, but no studies have concerned the biomechanical characteristics of the meniscus in knee buckling during gait under different loading conditions.OBJECTIVE: To simulate and analyze the biomechanical characteristics of the knee joint meniscus under different loading conditio

10、ns using finite element method. METHODS: Based on the knee magnetic resonance imaging data of normal adult volunteers, three-dimensional finite element model of knee joint was reconstructed. The stress, distribution and changes in the meniscus under different flexion angles were analyzed at 300 N, 4

11、00 N and 500 N. RESULTS AND CONCLUSION: (1) Under the respectively loading conditions of 500 N, 400 N and 300 N, the maximum stress point all from the place of posterior horn of medial meniscus anterior surface of tibia moved to the posterior margin of the anterior tibial attachment of the lateral m

12、eniscus, and the maximum displacement all from the place of midpoint of the inner edge of the medial meniscus moved to front outer edge of the lateral meniscus during normal dynamic buckling process of 0°, 30°, 60° and 90°, and the range of stress and displacement of lateral meni

13、scus was greater than that of medial meniscus; simultaneously, the distribution range of stress and displacement was proportional to the size of the loading and the angle of the buckling. (2) The three-dimensional finite element model of the knee joint meniscus can be used to effectively dynamically

14、 simulate the distribution of force and displacement under different loading conditions, and can provide evidence for speculation of the mechanism of the injury of the meniscus in clinic. Subject headings: Menisci, Tibial; Finite Element Analysis; Biomechanics; Tissue EngineeringFunding: the Applied

15、 Basic Research Program of Changzhou City, No. CJ20130049Cite this article: Chen WD, Yang G. Biomechanical analysis of dynamic simulation of meniscus under different loading conditions. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2017;21(11):1742-1747.1745ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH0 引言 Introduct

16、ion半月板的功能即在于穩(wěn)定膝關節(jié),傳布膝關節(jié)負荷力,促進關節(jié)內營養(yǎng),其自身的生物力學呈各向異性及不均一性說明半月板能適應膝關節(jié)運動中的各種力學要求。臨床上半月板的損傷較常見,其可引起膝關節(jié)載荷傳導紊亂1,導致嚴重的膝關節(jié)骨關節(jié)炎。因此,探討半月板的生物力學特性顯得非常重要,目前,關于半月板生物力學的研究已有報道,但不同載荷條件下半月板動態(tài)仿真模擬生物力學特性的研究還未見報道。文章通過建立全膝關節(jié)三維有限元模型,并應用有限元法分析半月板在不同載荷條件下及運動過程中的生物力學特性,旨在為臨床提供參考。1 對象和方法 Subjects and methods 設計 三維有限元分析實驗。1.2 時間

17、及地點 于2015年12月至2016年9月在昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院MRI室及麻醉科完成。1.3 材料設備(General Electric Company,通用電氣公司,美國);電腦(華碩工作站Precision T7500,CPU:Intel®Core(TM)i7 M430 2.40GHz 六核(X2),內存:24 GB DDR3 1 333 MHz,硬盤:1 TB 7200轉,SATA,顯卡:NVIDIA Quadro4000 2 (Materialise公司,比利時);逆向工程軟件Rapidform XOR3(INUS 公司,韓國)(HKS公司,美國)。1.4 對象 根據國人

18、解剖學數值隨機選擇1名健康成年女性志愿者2,年齡25歲,身高170 cm,體質量59 kg,利用普通X射線檢查排除外傷骨折、腫瘤、退變、畸形等,經MRI檢查無膝關節(jié)及半月板異常。1.5 方法 膝關節(jié)半月板三維有限元模型的建立 (General Electric Company,通用電氣公司,美國)掃描,體位為膝關節(jié)自然伸直并外旋10°-15°,MRI機用頭線圈作為接收線圈,選擇掃描矢狀位3D(three-dimensional,三維)質子密度加權成像序列,成像參數為:重復時間11 000 ms、回波時間25 ms、層厚1.0 mm、層間距0.2 mm、回波鏈14、激勵次數2

19、次、矩陣192/320、視域18,并將獲得的資料按DICOM格式導入醫(yī)學有限元仿真軟件Mimics 14.11重建出包括股骨遠端、脛骨近端、前交叉韌帶、半月板、髕骨及腓骨等在內的膝關節(jié)三維實體數字化模型,分別以Stl格式導入逆向工程軟件Rapidform XOR3進行打磨,定義初步劃分網格數值,在本研究里定義股骨、脛骨、前交叉韌帶、及后交叉韌帶的網格數值為110,半月板為220,為后面建立三維有限元模型的網格劃分做鋪墊。并對股骨和脛骨兩端定義切割平面,獲得平整的股骨和脛骨兩端,為后面有限元生物力學分析做基礎,按IGE格式導入Abaqus6.10-1高級有限元分析軟件,對模型的每一部分分別進行網

20、格定義,前交叉韌帶與后交叉韌帶的網格大小定義為0.8,半月板的網格大小也定義為0.8,股骨與脛骨的網格大小定義為1.6,理論上網格定義越細結果越接近真實,定義后分別綁定以上各部分,便建立了膝關節(jié)的三維有限元模型,見圖1,2。 材料屬性定義及邊界條件 -1里分別定義骨、半月板及韌帶3種材料屬性,將骨和半月板定義為彈性材料,韌帶定義為超彈性材料。各材料結構參數均參考既往文獻3,見表1。表1 各材料結構參數 Table 1 Structural parameters of each material 材料楊氏模量(MPa)泊松比骨 11 000半月板59韌帶215依據韌帶的單向應力測試數據4,將股骨

21、和脛骨定位為相似性質的固體,半月板定義為相似性質的固體,前交叉韌帶和后交叉韌帶定義為相似性質的固體,并分別綁定。 邊界定義如下:通過生理及解剖知識,設定前交叉韌帶與后交叉韌帶的股骨端與脛骨端接觸的面為綁定面,半月板前后角與脛骨接觸的面為綁定面,其余的半月板與股骨接觸、半月板與脛骨接觸、股骨與脛骨相互接觸為相互運動接觸及碰撞的面,并設定為有限滑動相互作用的面。同時定義接觸面為常態(tài)行為,切應力方向屬性為無摩擦,法向方向屬性為Hard。單獨分割股骨殘端與脛骨殘端一小片層設置為剛體,目的為讓模型承受的切應力集中在股骨近端及前交叉韌帶股骨附著點以及集中在脛骨遠端,不讓受力彌散而影響生物力學分析。 生物力

22、學分析 本研究動態(tài)模擬分析屈曲0°-90°過程中正常成人膝關節(jié)生物力學情況,選取了0°,30°,60°和90°時為觀察點,由此,設定了5步,定義脛骨為完全固定,以股骨髁中點連線為旋轉軸,進行加力及力矩定義,在受力設置上,定義從第二步開始在股骨方向施加載荷垂直的力,大小為300 N3,受力類型定義為集中受力,作用點在設定的剛體上,創(chuàng)建模型運算,得出結果。并以同樣的方式進行加載400及500 N的載荷生物力學分析,得出結果。所得結果分別與Kazemi等5和Depalma6的研究進行比照。 主要觀察指標 觀察分別對模型股骨軸向施加300,4

23、00及500 N垂直載荷,動態(tài)仿真模擬分析步態(tài)下膝關節(jié)不同屈曲角度(0°,30°,60°,90°)時半月板的應力、位移分布以及大小變化情況。2 結果 Results 2.1 模型驗證 為了驗證模型的有效性,通過回憶相關文獻5-6,找出與本研究中模型及加載方式均相似的實驗,比照其分析其結果與本實驗得出的應力峰值及位移峰值,因目前還未見關于位移峰值的報道,但可驗證該模型的有效性,見表2。此外,在股骨垂直方向上加載300 N及400 N壓力負荷下分析得出的應力峰值非常接近人尸體膝關節(jié)在350 N負荷下實驗測量值的平均值7。這些研究的半月板應力分布特點驗證了本研

24、究中膝關節(jié)有限元模型的有效性。表2 各不同實驗研究與本研究的應力峰值結果比較 (MPa) Table 2 Comparison of different experimental studies and stress peak results of this study項目載荷300 N時應力峰值載荷400 N時應力峰值 載荷500 N時應力峰值屈曲0°Kazemi 5- Depalma6- 本研究屈曲30°Kazemi 5- 本研究屈曲60°Kazemi 5- 本研究 屈曲90°Kazemi 5- 本研究 膝關節(jié)半月板在不同載荷條件下屈曲過程中的應力分

25、布 膝關節(jié)在分別載荷300,400及500 N條件下,正常動態(tài)屈曲過程中0°,30°,60°,90°時最大應力點均從內側半月板后角脛骨附著面前緣移動到外側半月板前角脛骨附著面后緣;最小應力點均從外側半月板前角股骨面后上緣移動到外側半月板后角后上緣,不同載荷條件下各角度的最大及最小應力峰值曲線見圖3。而且,隨著角度的增加外側半月板中間靠近前角的范圍應力越來越大,內側半月板中間的部分應力范圍也慢慢變大,且外側半月板應力范圍大于內側半月板,同時應力分布范圍與載荷的大小成正比,見圖4。 膝關節(jié)半月板在不同載荷條件下屈曲過程中的位移分布 膝關節(jié)在分別載荷300,4

26、00及500 N條件下,正常動態(tài)屈曲過程中0°,30°,60°,90°時最大位移點均從接近內側半月板內緣中點的地方移動到外側半月板前外上緣;最小位移點均從外側半月板前角脛骨附著面接近中心的地方移動到外側半月板脛骨附著面內緣,不同載荷條件下各角度的最大及最小位移峰值曲線見圖5。而且,隨著角度的變化,內外側半月板的位移范圍也慢慢增大,外側半月板較內側半月板位移大,位移分布范圍隨載荷的增大而增大,見圖6。3 討論 Discussion有限元法是一種應用幾何及數字化模型計算復雜結構內部應力、應變的計算方法,可以模擬不同加載方式及約束條件,也可以仿真研究各種狀態(tài)下

27、的生物力學特性8。有限元分析以簡潔、仿真能力強的優(yōu)勢廣泛用于生物力學研究9-12。在研究膝關節(jié)生物力學時,有限元模型逼真、客觀、精確,可以模擬膝關節(jié)的不同運動及受力狀態(tài),得到各組織結構在復雜情況下全面的應力分布特點13-27。目前,多數有限元相關研究只針對單一組織結構進行分析16,18-26,而膝關節(jié)在運動和受力時,是由多個組織結構協同作用來維持膝關節(jié)的穩(wěn)定性,所以很有必要研究完整膝關節(jié)條件下各個組織結構的生物力學特性。本研究建立了包括膝關節(jié)圖1 膝關節(jié)三維有限元模型Figure 1 Three- dimensional finite element model of knee joint圖2

28、 半月板三維有限元模型Figure 2 Three- dimensional finite element model of meniscus300 N 400 N 500 N300 N 400 N 500 N屈曲0° 屈曲30° 屈曲60° 屈曲90°最大位移峰值(mm)876543210最大應力峰值(MPa)35302520151050圖3 不同載荷條件下半月板在屈曲過程中各角度時的最大應力峰值Figure 3 Maximum stress peak value of meniscus under different loading conditio

29、ns in various angles in the buckling process圖注:隨著角度的增加外側半月板中間靠近前角的范圍應力越來越大,內側半月板中間的部分應力范圍也慢慢變大,且外側半月板應力范圍大于內側半月板。屈曲0° 屈曲30° 屈曲60° 屈曲90°圖5 不同載荷條件下半月板在膝關節(jié)屈曲過程中的最大位移峰值Figure 5 Maximum displacement peak value of meniscus under different loading conditions in various angles in the buc

30、kling process圖注:隨著角度的變化,內外側半月板的位移范圍也慢慢增大,外側半月板較內側半月板位移大,位移分布范圍隨載荷的增大而增大。300 N 400 N 500 N300 N 400 N 500 N圖4 不同載荷條件下半月板在屈曲過程中各角度時的最大應力分布云圖Figure 4 Maximum stress distribution cloud image of meniscus under different loading conditions in various angles in the buckling process圖注:圖a1、a2、a3、a4分別為加載300 N

31、載荷時膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°和90°時半月板應力分布云圖;圖b1,b2,b3,b4分別為加載400 N載荷時膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°和90°時半月板應力分布云圖;圖c1,c2,c3,c4分別為加載500 N載荷時膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°和90°時半月板應力分布云圖。0° 30°60° 90°0° 30°60° 90°圖6 不同載荷條件下半月板在膝關節(jié)屈曲過程中的最大位移分布云圖

32、Figure 6 Maximum displacement distribution cloud image of meniscus under different loading conditions in various angles in the buckling process圖注:圖d1,d2,d3,d4分別為加載300 N載荷時膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°和90°時半月板位移分布云圖;圖e1,e2,e3,e4分別為加載400 N載荷時膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°和90°時半月板位移分布云圖;圖f1,

33、f2,f3,f4分別為加載500 N載荷時膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°和90°時半月板位移分布云圖。主要韌帶及半月板在內的較完整三維有限元模型,并經過材料屬性定義與網格定義、結合解剖進行相互接觸面的設定、剛體設定、分別加載股骨軸向的垂直應力300,400,500 N的荷條件,設定膝關節(jié)屈曲0°,30°,60°,90°的5步分析,導入Abaques 6.10-1高級有限元仿真軟件里進行分析,經過有效地運算與擬合后,才得出有限元生物力學分析結果,分析得出的數據與外國學者的研究結果也非常接近28-38。說明該模型有效地

34、仿真模擬了較為完整膝關節(jié)動態(tài)屈曲運動過程中半月板的應力及位移狀態(tài),比較接近真實,得到了以往研究中所缺乏的半月板復雜的生物力學數據,是一種可取而有效的分析方法。本研究通過對膝關節(jié)股骨垂直方向上加載300,400,500 N載荷條件下,仿真模擬膝關節(jié)屈曲過程中半月板的應力與位移情況,并選取該過程中0°,30°,60°,90°時的結果,以便于與類似研究作比照及驗證24,26-31,39-40,本研究得出,在載荷300 MPa, MPa;在載荷 400 MPa, MPa MPa, MPa,在載荷500 MPa, 屈曲90°時的應力為 MPa。與Kaze

35、mi等5和Depalma 6的研究結果在載荷300 N條件下 MPa和 MPa及Kazemi 等5 MPa較為接近,該結果間的差異可能與運用分析軟件的不同及設定定義條件差異有關。此外,目前尚未有載荷400 N及500 N條件下的膝關節(jié)半月板的生物力學分析結果報道,這可能與載荷300 N時是最為能有效反映正常約為60 kg體質量的成人在無負重狀態(tài)下的膝關節(jié)生物力學結果有關。本研究結果也是取自于59 kg體質量志愿者的MRI數據圖像建立三維有限元模型進行分析而獲得,因此結果與以往研究較接近,至于載荷400 N與500 N的條件,可認為給予59 kg體質量的志愿者負重10 kg及20 kg狀態(tài)下的膝

36、關節(jié)生物力學結果,可有效地為半月板損傷機制的推理提供有效的參考。同時在該研究中Abaques 6.10-1高級有限元仿真軟件還同步計算分析了半月板的位移情況,目前雖尚未有關于膝關節(jié)屈曲過程中半月板生物力學位移的報道,但在研究過程中,位移是由該軟件按定義的條件對模型進行自動運算及擬合而隨應力同步得出結果,在計算分析過程中,如果模型條件不符合設定要求,運算與擬合過程將無法得出研究分析結果。而作者成功地運算及擬合出膝關節(jié)在不同載荷條件下從直立位到屈曲90°過程中的生物力學應力及位移結果,說明該過程中半月板的應力及位移結果是相關的,更為接近實體。由此,說明本研究的分析結果具有一定的真實性、有

37、效性、可靠性及仿真性。由于膝關節(jié)腔內解剖結構的特殊性使得半月板的應力十分復雜,本研究從半月板自身的生物力學特質出發(fā),詳細的分析出了內、外側半月板在不同載荷條件下仿真動態(tài)運動過程中的應力及位移大小和分布變化規(guī)律,較為簡潔、直觀、細致地探討半月板在膝關節(jié)屈曲運動過程中的生物力學特性及損傷機制。結果顯示,在伸直位0°到屈膝90°位過程中,在股骨垂直方向上加載300 N負荷時,最大應力從外側半月板前角到中部,且外側半月板應力要比內側半月板大;最大位移從接近內側半月板內緣中點移至外側半月板前外上緣,且外側半月板比內側半月板位移大。同時顯示,在屈膝90°位時應力及位移最大,分

38、別為33.04 MPa、6.967 mm,在伸直位0°時應力及位移最小,分別為12.79 MPa、 2.677 mm;隨著載荷的加大,即加載400,500 N時,應力及位移的分布區(qū)域的移動及變化不大,只是分布的面積與顏色加深,根據材料力學中的第四強度理論,可認為該處為“結構危險區(qū)”,易發(fā)生半月板損傷,是半月板損傷的常見區(qū)域,即外側半月板損傷多于內側半月板,這點與劉祺等41發(fā)現的報道結果較為一致。由此可知,這些區(qū)域的半月板損傷與載荷的大小成正比,即載荷越大半月板損傷的幾率越大。此外,目前尚未有半月板的位移結果的相關研究報道,通過本研究得出應力與位移成正比,即應力大的區(qū)域位移也大;提示半

39、月板在股骨垂直方向不同載荷條件下,應力及位移隨屈曲角度的加大而加大,且外側半月板應力及位移大于內側半月板,即半月板的損傷風險隨屈曲角度及載荷的增加而增大,外側半月板損傷的風險大于內側半月板;且以外側半月板前角到中部區(qū)域損傷為常見。結合臨床,該方法及分析結果可為臨床中半月板損傷的診斷及損傷過程的推理提供可靠的參考。綜上所述,通過本文證實了半月板在屈曲運動過程中的一些生物力學規(guī)律,具有較高的可信度,然而有限元分析是一種通用的近似計算方法,屬于理論性分析,由于膝關節(jié)幾何形狀、材料特性和外部載荷的不規(guī)則性,很難求得精確的解,其結論需要與其他研究資料和臨床檢測結果相結合,才能真實的反映半月板的受力情況,

40、但本研究得出的結論可為半月板的運動損傷機制提供了理論依據,可為進一步研究半月板的生物力學奠定基礎,也可為臨床提供參考。致謝:向參與該研究的昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院MRI室致謝。作者奉獻:實驗設計及實驗過程、生物力學分析、數據分析均由全體作者共同完成。利益沖突:所有作者共同認可文章無相關利益沖突。倫理問題:實驗方案經昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院倫理委員會批準,批準號為2015162,實驗方案已經志愿者知情同意。文章查重:文章出版前已經過CNKI反剽竊文獻檢測系統進行3次查重。文章外審:文章經國內小同行外審專家雙盲外審,符合本刊發(fā)稿宗旨。作者聲明:第一作者陳文棟對于研究和撰寫的論文中出現的不端行為承擔

41、責任。論文中涉及的原始圖片、數據(包括電腦數據庫)記錄及樣本已按照有關規(guī)定保存、分享和銷毀,可接受核查。文章版權:文章出版前雜志已與全體作者授權人簽署了版權相關協議。開放獲取聲明:這是一篇開放獲取文章,文章出版前雜志已與全體作者授權人簽署了版權相關協議。根據知識共享許可協議“署名-非商業(yè)性使用-相同方式共享”條款,在合理引用的情況下,允許他人以非商業(yè)性目的基于原文內容編輯、調整和擴展,同時允許任何用戶閱讀、下載、拷貝、傳遞、打印、檢索、超級鏈接該文獻,并為之建立索引,用作軟件的輸入數據或其它任何合法用途。4 參考文獻 References1 Pujol N, Tardy N, Boisreno

42、ult P, et al. Magnetic resonance imaging is not suitable for interpretation of meniscal status ten years after arthroscopic repair. Int Orthop. 2013; 37(12):2371- 2376.2 中國解剖學會體質調查委員會編.中國人解剖數值M.北京:人民衛(wèi)生出版社,2002:27.3 McNulty AL, Guilak F. Mechanobiology of the meniscus. J Biomech. 2015; 48(8):1469-147

43、8. 4 DeVries Watson NA, Duchman KR, Bollier MJ, et al. A Finite Element Analysis of Medial Patellofemoral Ligament Reconstruction. Iowa Orthop J. 2015; 35:13-19.5 Kazemi M, Dabiri Y, Li LP. Recent advances in computational mechanics of the human knee joint put Math Methods Med. 2013; 2013:718423. 6

44、Depalma AF. Diseases of the knee. J Bone joint surg Am. 1955;37:661-662.7 Lee BI, Kim BM. Concomitant Osteochondral Autograft Transplantation and Fixation of Osteochondral Fragment for Treatment of a Massive Osteochondritis Dissecans: A Report of 8-Year Follow-up Results. Knee Surg Relat Res. 2015;

45、27(4):263-268.8 Haase K, Rouhi G. A Discussion on Plating Factors that Affect Stress Shielding Using Finite Element Analysis. J Biomed Sci. 2010;5(2):129-141.9 Geramy A, Shahroudi AS. Fixed versus Removable Appliance for Palatal Expansion; A 3D Analysis Using the Finite Element Method. J Dent (Tehra

46、n). 2014; 11(1):75-84.10 Tan J, Mu M, Liao G,et al. Biomechanical analysis of the annular ligament in Monteggia fractures using finite element models. J Orthop Surg Res. 2015;10:30. 11 Li Q, Ren S, Ge C, et al. Effect of jaw opening on the stress pattern in a normal human articular disc: finite elem

47、ent analysis based on MRI images. Head Face Med. 2014; 10:24.12 Hazrati Marangalou J, Ito K, van Rietbergen B.A new approach to determine the accuracy of morphology-elasticity relationships in continuum FE analyses of human proximal femur. J Biomech. 2012;45(16):2884-2892.13 Liong K, Lee SJ, Lee HP.

48、 Preliminary Deformational Studies on a Finite Element Model of the Nasal Septum Reveals Key Areas for Septal Realignment and Reconstruction.J Med Eng. 2013; 2013:250274.14 Argatov I, Mishuris G. Articular Contact Mechanics from an Asymptotic Modeling Perspective: A Review.Front Bioeng Biotechnol. 2

49、016; 4:83. 15 Besier TF, Pal S, Draper CE, et al. The Role of Cartilage Stress in Patellofemoral Pain.Med Sci Sports Exerc. 2015; 47(11):2416-2422.16 Chan DD, Cai L, Butz KD, et al. In vivo articular cartilage deformation: noninvasive quantification of intratissue strain during joint contact in the

50、human knee.Sci Rep. 2016; 6: 19220.17 Wheatley BB, Fischenich KM, Button KD,et al. An optimized transversely isotropic, hyper-poro-viscoelastic finite element model of the meniscus to evaluate mechanical degradation following traumatic loading. J Biomech. 2015; 48(8): 1454-1460.18 Chen X, Zhou Y, Wa

51、ng L, et al. Determining Tension- Compression Nonlinear Mechanical Properties of Articular Cartilage from Indentation Testing.Ann Biomed Eng. 2016; 44(4):1148-1158.19 Peloquin JM, Santare MH, Elliott DM. Advances in Quantification of Meniscus Tensile Mechanics Including Nonlinearity, Yield, and Fail

52、ure. J Biomech Eng. 2016; 138(2): 021002.20 Homyk A, Orsi A, Wibby S, et al. Failure locus of the anterior cruciate ligament: 3D finite element analysis. Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2012;15(8):865-874.21 ABAQUS,Version 6.10 Documentation, ABAQUS Analysis Manual Simulia, Dassault Systèm

53、es,33 RI,USA,2010.22 萬超,郝智秀,J.醫(yī)用生物力學, 2012,27(4):375-380.23 Dai C, Yang L, Guo L, et al. Construction of finite element model and stress analysis of anterior cruciate ligament tibial insertion.Pak J Med Sci. 2015; 31(3):632-636.24 Filardi V. FE analysis of stress and displacements occurring in the b

54、ony chain of leg.J Orthop. 2014; 11(4):157-165. 25 Wang L, Lin L, Feng Y, et al. Anterior cruciate ligament reconstruction and cartilage contact forces-A 3D computational simulation.Clin Biomech (Bristol, Avon). 2015; 30(10):1175-1180.26 Smith CR, Lenhart RL, Kaiser J, et al.J Influence of Ligament

55、Properties on Tibiofemoral Mechanics in Walking. Knee Surg. 2016; 29(2):99-106.27 Shearer T, Rawson S, Castro SJ, et al. X-ray computed tomography of the anterior cruciate ligament and patellar tendon.Muscles Ligaments Tendons J. 2014; 4(2):238-244.28 Kato Y, Ingham SJ, Maeyama A, et al. Biomechanic

56、s of the human triple-bundle anterior cruciate ligament. Arthroscopy. 2012;28(2):247-254.29 Kazemi M, Dabiri Y, Li LP. Recent advances in computational mechanics of the human knee joint. Comput Math Mathods Med. 2013;2013:718423.30 Baldwin MA, Clary CW, Fitzpatrick CK, et al. Dynamic finite element knee simulation for evaluation of knee replacement mechanics.J Biomech. 2012;45(3): 474-483.31 Fitzpatrick CK, Komistek RD, Rullkoetter PJ. Developing simulations to reproduce in vivo fluoroscopy kine

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