ACL断裂对膝半月板和软骨应力分布的影响

作者：陈凯宁; 农明善; 王富友; 叶青; 尹力; 陈诚; 杨柳

来源：中国矫形外科杂志, 2015, 23(22): 2083-2089.

• 前交叉韧带
• 半月板
• 软骨
• 有限元分析
• 生物力学

[目的]采用三维有限元,对比分析前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)正常时和断裂后膝关节半月板和软骨的应力分布。[方法]构建胫股关节三维有限元模型,把ACL断裂引起的股骨外旋增加量(5.4°)设置为边界条件,以模拟ACL断裂后膝关节在伸直位的运动状态,同时在股骨上施加700 N向下载荷和134N向后载荷,对比分析ACL正常时和断裂后两种情况下半月板和软骨的应力分布。另一方面,在ACL断裂的胫股关节模型中分析两种工况:应用股骨外旋增加量模拟膝关节运动状态、不模拟运动状态,计算出这两种工况下胫股关节间的应力并进行比较。[结果]当ACL断裂后,除了外侧股骨软骨,内外侧间室中半月板和软骨的应力均比正常时有不同程度的增加,内侧胫骨软骨的应力增幅最大(57.6%),内侧间室的平均应力增幅大于外侧间室(34.1%vs 4.7%)。在ACL断裂胫股关节模型的两种工况之间,胫股关节间的平均应力差异为20%,外侧间室的平均应力差异大于内侧间室(32.6%vs 7.4%)。[结论]ACL断裂使胫股关节间的应力重新分布,主要引起内侧间室的应力明显增加。ACL断裂后膝关节的运动状态本身就可以造成关节间应力改变,所以在有限元分析时模拟膝关节的运动行为是有必要的。

• 出版日期2015
• 单位武警广西总队医院; 第三军医大学西南医院