摘要：背景:三维有限元模型有助于人们对膝关节损伤机制和力学特性的分析,但动态模拟膝关节运动的研究较少。目的:建立正常的男性膝关节三维有限元模型,动态模拟膝关节运动并析膝关节在不同屈曲状态下受力后,胫-股关节的力学特性和相对运动,为膝关节生物力学的研究提供有三维限元模型,并为膝关节的个性化假体设计和3D打印提供指导。方法:对1名健康男性的膝关节进行CT扫描,然后通过Mimics,Hypermesh和Abaqus等软件,构建正常的膝关节三维有限元模型。并对其施加不同载荷进行仿真及应力分析。结果与结论:(1)实验构建的膝关节有限元模型,能够准确地体现膝关节的几何结构和生物力学特性,可模拟膝关节的多种运动,并有效进行膝关节生物力学的研究;(2)模拟膝关节屈曲0°-60°过程中,外翻的角度范围为3.34°-6.13°;内旋角度范围为1.56°-29.17°;股骨相对胫骨有明显的后移,其范围是4.36-7.23 mm;(3)股骨软骨、胫骨软骨和半月板在0°的最大接触应力分别为1.45,1.03和2.59 MPa;而60°的最大接触应力分别为6.41,6.73和8.65MPa;(4)上述数据说明,在模拟膝关节屈曲0°-60°过程中,膝关节外翻的角度范围较小,相对稳定;而膝关节内旋角度范围相对较大。股骨软骨和胫骨软骨的接触应力随着屈曲角度的增大而逐渐增大;内、外侧半月板的接触应力变化不同,内侧半月板的接触应力变化较大,相反外侧半月板的接触应力相对平稳,变化较小,且内侧半月板的接触应力大于外侧半月板的接触应力。

摘要：背景:全膝关节置换治疗膝关节骨性关节炎合并关节外畸形目前仍面临挑战,为获得良好的力线及恢复恰当的软组织平衡,需制定个体化的置换方案。目的:观察个体化设计一期关节置换治疗膝骨关节炎合并同侧股骨关节外畸形安全及可行性。方法:纳入膝骨关节炎合并同侧股骨关节外畸形患者8例,根据置换前计划,5例患者进行关节内代偿截骨治疗,3例患者行关节外矫正截骨,记录肢体多平面畸形和软组织条件。主要评估指标包括HSS评分,WOMAC评分和力线偏差。结果与结论:平均随访29个月,患者HSS评分从置换前32.5分提高至置换后87.5分,WOMAC从置换前的37.1分提高到置换后88.8分(P<0.05)。力线偏差(无论是内翻或外翻)由置换前的17.1°变到置换后1.4°(P<0.05)。所有患者关节外矫正截骨的病理3个月内截骨端愈合,无置换后感染,假体松动或静脉血栓栓塞事件发生,仅1例患者残留5°膝过伸。结果证实,依据个体化的置换前计划,一期全膝关节置换治疗膝关节骨性关节炎合并同侧股骨关节外畸形安全有效。