• 四川大学华西医院骨科 骨科研究所(成都 610041);
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目的 通过有限元分析探讨人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)后假性低位髌骨对髌股关节生物力学的影响。方法 根据 2 名健康志愿者的左侧膝关节 CT 和 MRI 扫描数据以及人工全膝关节假体三维扫描数据,建立正常膝关节和 TKA 有限元模型。根据 Insall-Salvafi 指数和 Blackburne-Peel 指数构建 TKA 术后假性低位髌骨、正常髌骨和高位髌骨模型。沿股四头肌方向施加载荷并验证模型有效后,通过 von Mise 应力云图测量膝关节屈曲 30°、60° 和 90° 时,基于 2 名志愿者数据构建的 TKA 术后假性低位髌骨、正常髌骨、高位髌骨有限元模型的髌股关节高接触应力值,并计算平均接触面积。结果 于膝关节屈曲 30° TKA 术后正常髌骨有限元模型上,沿股四头肌方向施加 475 N 压力,髌股关节接触应力值为(1.29±0.41)MPa,与既往文献报道结果相似,模型验证有效。von Mise 应力云图显示,膝关节屈曲过程中,应力主要集中在髌股关节面内侧,且接触点随着屈曲角度增加逐渐上移,髌股关节面内、外侧应力随之增大;随着髌骨高度增加,髌股关节面内、外侧应力随之减小。基于 2 名志愿者数据建立的 TKA 有限元模型中,髌骨高度和膝关节屈曲角度对髌股关节高接触应力值的影响变化趋势基本一致。同一髌骨高度模型中,随着膝关节屈曲角度增大,髌股关节高接触应力值总体呈增大趋势(P<0.05);在同一屈曲角度时,随着髌骨高度增加,髌股关节高接触应力值逐渐减小(P<0.05);假性低位髌骨模型髌股关节高接触应力值均大于正常髌骨和高位髌骨模型(P<0.05)。假性低位髌骨模型在膝关节屈曲过程中,髌股关节平均接触面积均大于正常髌骨和高位髌骨模型。结论 TKA 术后假性低位髌骨会影响髌股关节生物力学。保持关节线位置、避免假性低位髌骨的发生,有利于降低因髌股关节应力增高导致的膝前疼痛、髌股关节炎等并发症发生风险。

引用本文: 魏文兴, 聂涌, 吴元刚, 沈彬. 人工全膝关节置换术后假性低位髌骨对髌股关节影响的生物力学研究. 中国修复重建外科杂志, 2021, 35(7): 841-846. doi: 10.7507/1002-1892.202101166 复制

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