三维重建和有限元分析股骨髁上截骨对矫治膝内翻有积极作用

背景:从生物力学方向研究股骨髁上截骨矫治膝内翻的治疗效果,对以截骨方式治疗膝内翻畸形矫治手术的理解具有积极作用.目的:基于CT数据构建股骨髁上截骨手术前后膝关节三维模型,介绍一种可供参考的组织建模方法,通过生物力学分析验证方法的可行性及股骨髁上截骨的积极作用.方法:随机选取1例股骨髁上截骨患者手术前后的CT数据,基于图像分割建立膝关节骨骼模型,基于轮廓延展建立膝关节间半月板假体和主要韧带的三维模型,经网格划分、材料定义后,以同等工况(1000 N,下肢力线方向)施加载荷,对手术前后模型进行有限元仿真分析,与前期学者研究结果对比验证建模方法的可行性,研究手术前后膝关节胫骨近端的应力差值和应力峰值点随时间的受力变化情况.结果 与结论:①术后胫骨内侧最大接触应力为2.334 MPa,胫骨外侧最大接触应力为2.819 MPa,与前期研究比较差异,验证了模型的有效性及建模方法的可行性;②测得术前胫骨可承受最大应力(7.085 MPa)远大于术后胫骨可承受最大应力(2.819 MPa),同时伴随时间的变化,术前胫骨应力集中情况明显,术后胫骨应力集中得到改善;③结果 表明,股骨髁上截骨对矫治膝内翻具有积极作用.