掌骨受轴向压力作用下的腕部生物力学分析

目的研究正常腕部载荷传递及关节接触应力分布情况,以及腕横韧带切除对腕部生物力学的影响。方法通过CT扫描图像数据对腕部进行三维有限元建模,计算并分析掌骨受轴向压力作用下正常腕部载荷传递及接触应力的分布,以及腕横韧带切开前后腕骨运动的变化情况。结果腕部载荷传递及关节接触应力分布情况与前人实验数据相当接近;腕横韧带的切除导致舟骨发生向桡侧和掌侧的偏移,以及掌向屈曲和向桡侧的转动,而整个腕管结构则产生更大的桡侧偏移。结论立体构架了包括整个腕管结构、远端尺骨和桡骨以及近端掌骨的腕部整体三维有限元模型。本模型可以较好地模拟腕管和桡腕关节载荷传递与接触应力的分布情况,为进一步探讨腕部结构的力学行为提供了一个可操作的平台。通过计算分析腕管松解术对腕骨运动的影响,为腕管综合征的临床手术、术后康复等提供了相关的理论依据。

掌向拉伸力作用下腕管的三维有限元分析

腕管综合征是腕部正中神经受到卡压而引起的一种神经病症。目前对腕管综合征的生物力学研究大都集中在对尸体标本的实验测试与测量方面,而少数数值模型则单独集中在对腕骨的载荷传递及应力分析方面,缺乏针对整个腕管结构的三维有限元建模。本研究从生物力学角度,建立了基于CT扫描图像数据的腕管三维有限元模型,首次立体构架了包括腕骨、腕横韧带和腕骨间韧带在内的三维实体腕管管道模型,计算并分析了掌向拉伸力作用下腕横韧带和腕管典型截面的变形情况。通过与前人文献数据相对照,证明本模型能够对腕管的生物力学研究提供较为准确的理论数据,从而对腕管综合征的临床诊断、临床手术以及术后康复等具有一定的指导意义。

膝关节单髁置换术后膝关节登梯动作生物力学分析

目的探讨内侧膝关节单髁置换(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)手术对登楼梯时膝关节生物力学的影响。方法9例接受固定平台内侧UKA骨关节炎患者,术前3周及术后(7±2)月对其进行登楼梯动作的生物力学测试。采用双平面X线装置收集患者UKA手术前后行走时的影像资料,健侧膝关节作为对照组。通过CT扫描建立股骨、胫骨三维模型,通过自动匹配软件,将股骨、胫骨3D模型与X线中股骨、胫骨相匹配并同步。测量股骨、胫骨3D模型运动力学参数,包括前后向移位、内外翻、旋转及内侧间室间隙、接触中心点及外侧间室间隙。结果术前UKA侧膝关节较健侧内翻4.8°,术后UKA侧较术前外翻3.1°,术前UKA侧膝关节较健侧外旋4.4°,术前UKA侧内侧间室接触中心点较健侧后移2.5 mm(P<0.05)。外侧间隙UKA手术前后及与健侧相比无明显变化(P>0.05)。结论UKA可以有效改善膝关节内外翻,同时能够恢复患侧膝关节旋转的生物力学特性,不影响外侧间室间隙的接触中心,但内外侧间室的接触中心仍有变化。

单髁膝关节置换术后运动影像力学分析

[目的]探讨内侧膝关节单髁置换对于膝关节生物力学方面的影响。[方法]9例接受单髁置换的骨关节炎患者,术前及术后采用双平面的X线装置收集行走时影像资料,通过CT扫描建立骨的三维模型,将骨的3D模型与X线中相匹配并同步。测量股骨胫骨六维度的运动及内外侧胫骨平台接触中心点位置。[结果]术前患侧膝关节与健侧膝关节相比,屈伸角度差异无统计学意义(P>0.05),但内外翻、内外旋及内侧胫骨平台接触中心差异均有统计学意义(P<0.05)。术后患侧膝关节与健侧相比,屈伸角度差异无统计学意义(P>0.05),内外翻、内外旋及内侧间室接触中心均显著改善(P<0.05),内外翻、内外旋与健侧比较差异无统计学意义(P>0.05),内侧间室胫骨接触中心点的前移畸形也明显改善,但与健侧相比差异仍有统计学意义(P<0.05)。[结论]UKA可以有效改善膝关节步态周期中固有的生物力学指标,尤其是在力线及旋转方面,但在内侧间室接触中心方面仍残存一定的前移。