复合载荷条件下运动膝关节软骨的数值分析
李进军
门玉涛
张春秋
1.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室、机电工程国家级实验教学示范中心,天津市,3003842.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室、机电工程国家级实验教学示范中心,天津市,3003843.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室、机电工程国家级实验教学示范中心,天津市,300384
摘要：背景:有报道通过建立软骨两相模型,数值模拟循环压缩载荷下固体基质的应变,在细胞水平上研究了机械刺激对关节炎的影响.但考虑软骨实际运动所受到变化的载荷和运动角度方面的研究较少.目的:揭示膝关节软骨的压缩、滚动、滑动或旋转以及复合载荷下的力学状态.方法:建立考虑钙化层、软骨下骨作用的关节软骨模型,使模型更接近完整的软骨天然生理结构.膝关节运动为胫骨平台与股骨远端的相对运动,简化为一刚化球体作用在平面软骨的几何模型.考虑屈伸、内/外翻及内/外旋转等运动特性,建立人行走时膝关节可实现复合载荷的三维有限元模型.研究膝关节软骨的压缩、滚动、滑动或旋转及复合载荷下的数值分析.结果与结论:①模拟步态过程中,关节软骨所受的最大应力区域分布在软骨下骨;②随着压缩过程的进行,Mises应力、应变与孔隙压力随压缩量的增大而增大,且增幅呈非线性减小的趋势;③结果发现,滚压载荷与总的复合载荷最为接近,可为组织工程体外功能化培养实验和方案的设计提供数据参考.
关键词：关节软骨软骨组织工程复合载荷数值分析股胫关节膝关节运动复合载荷
分类号：R446(诊断学)
资助基金：国家自然科学基金(11672208)国家自然科学基金(11432016)天津市自然科学基金重点项目(18JCZDJC36100)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 1208-1213 )
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