腓骨高位截骨对膝关节应力改变的三维有限元分析

目的采用三维有限元分析腓骨高位截骨对膝关节应力改变的影响,为临床采用腓骨高位截骨术治疗合并内翻畸形的膝关节骨性关节炎提供生物力学依据。方法采集1例膝关节骨性关节炎合并内翻畸形(内翻15°)患者的CT、X线片,采用Super-Sap 93软件建立个体化的膝关节三维有限元模型,经过对膝关节模型设定边界条件、加载组织材料弹性性能、载荷设置、计算机模拟腓骨高位截骨术,计算腓骨高位截骨手术前后膝关节内部任意节点的冯米斯应力(MS)。结果正常情况下内侧半月板MS应力值明显高于外侧半月板,在腓骨高位截骨去除腓骨支撑后,内、外侧半月板MS应力值均减少,且内侧半月板MS应力值减小幅度大于外侧半月板,截除腓骨后的内侧半月板应力值依然大于外侧半月板。正常情况下内侧胫骨平台所受的MS应力值高于外侧胫骨平台,在腓骨高位截骨去除腓骨支撑后,内侧胫骨平台的MS应力值减小,而外侧胫骨平台的MS应力值改变不明显,内外侧趋于平衡。结论采用腓骨高位截骨术治疗轻中度内翻型膝关节骨性关节炎够改变膝关节的力学环境,降低膝关节内侧间室的应力,从而平衡内外侧间室所受到的压力。