372 / 2021-06-11 17:22:26
软骨的纤维增强模型与软组织流体对人体膝关节接触力学的影响
摘要录用
李晨鹏 / 西南交通大学
张小刚 / 西南交通大学
       骨关节炎(OA)是一种退行性疾病,导致残疾和生活质量下降,研究表明,膝关节软组织(关节软骨和半月板)力学性能的改变与骨关节炎症恶化有关。因此,准确地反映出在站立以及行走过程中软骨和半月板之间的生物力学作用,是预测骨关节炎临床治疗效果的有效手段。本研究采用Open Knee项目中的人体膝关节几何模型,使用有限元方法模拟膝关节接触行为,计算在步态行走中双足站立阶段,胫-股关节的接触应力变化范围。本文建立三种采用不同软骨本构模型的有限元模型,即双相模型、多孔纤维增强模型以及深度依赖的多孔纤维增强模型,三种模型均能够模拟软组织间流体流动和大变形行为。在不同轴向载荷300N~2000N下(0.5BW~3BW)保持1200s,比较不同模型中软骨与半月板间的接触应力。结果显示,三种模型可承受的载荷均大于线弹性软骨材料模型,含有纤维的模型半月板的最大主应变要小于不含纤维的模型即双向模型,深度依赖的多孔纤维增强模型的接触应力与其他模型相比较小,三种模型内侧室应力均大于外侧室应力,随着时间增加,流体压力与接触应力逐渐降低。由此可见,软组织内的流体与纤维在承载中起重要作用,未来可以为半关节置换术以及治疗软骨或者半月板缺损提供指导。
重要日期
  • 会议日期

    04月24日

    2023

    04月27日

    2023

  • 03月20日 2023

    初稿截稿日期

  • 04月27日 2023

    注册截止日期

主办单位
中国机械工程学会
承办单位
中国科学院兰州化学物理研究所
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