伸膝装置联合重排治疗复发性髌骨脱位的三维有限元分析

目的建立新鲜冰冻尸体膝关节三维有限元模型,验证所建模型有效性并仿真研究复发性髌骨脱位近远端伸膝装置联合重排术后的髌股关节应力分布特点。方法使用自愿捐赠的男、女新鲜冰冻尸体各1具(共4膝),采用压敏纸分别测量正常膝关节以及胫骨结节-股骨滑车间距离(tibial tuberosity-trochlear groove distance,TT-TG)值>2.00 cm的复发性髌骨脱位模型行近远端伸膝装置联合重排术后的膝关节,在各被动屈曲角度(0°、30°、60°、90°、120°)下的髌股关节面最大压强;之后使用该2具新鲜冰冻尸体构建正常膝关节及术后膝关节三维有限元模型,测量各被动屈曲角度下的髌股关节面最大压强,并与压敏纸测量结果进行比较,验证三维有限元模型的有效性。另外,比较正常膝关节与术后膝关节在各被动屈曲角度下,三维有限元测量的髌股关节面最大压强,以获得有效的三维有限元模型仿真研究伸膝装置联合重排术后髌股关节应力分布特点。结果正常膝关节各被动屈曲角度下压敏纸测量以及三维有限元测量的髌股关节面最大压强相近,差值为-0.08~0.06 MPa;近远端伸膝装置联合重排手术后膝关节各被动屈曲角度下压敏纸测量以及三维有限元测量的髌股关节面最大压强亦相近,差值为-0.04~0.09 MPa。正常膝关节与近远端伸膝装置联合重排手术后膝关节各被动屈曲角度下,三维有限元测量的髌股关节面最大压强也相近,差值为-0.50~-0.03 MPa。结论正常膝关节以及近远端伸膝装置联合重排手术后的膝关节三维有限元模型能准确、有效地量化膝关节髌股关节面最大压强变化情况;对于TT-TG值>2.00 cm的复发性髌骨脱位,通过近远端伸膝装置联合重排手术可获得与正常膝关节相近的髌股关节面最大压强。