基于三维有限元模型分析成年人后踝骨折对踝关节的生物力学影响.pdf

BMEClinMed,January

生物医学工程与临床2024年1月第28卷第1期2024,Vol.28,No.117

网络出版时间：2023-12-2809:06:02D0I：10.13339/ki.sglc.temp001

·基础研究。

网络出版地址：https://urlid/12.1329.R1040.002

基于三维有限元模型分析成年人后踝骨折

对踝关节的生物力学影响

刘玉波1,张会增1,张同润1,睢更义1,王朝亮2

为利用三维有限元模型分析探讨成年人后踝骨折对踝关节的生物力学影响。方法采用1例健康成年男性

摘要：目的

的踝关节CT扫描数据构建踝骨实体模型并导人Ansys10.0有限元分析软件，建立踝关节三维有限元模型，并对模型的

有效性进行验证。设定站立状态下踝关节载荷和条件，模拟后踝1/5、1/4、1/3、1/2范围骨折对比不同程度后踝骨折状态胫

距关节软骨接触面积、最大米塞斯应力、最大接触应力和平均接触应力等参数。模拟腓骨外移、短缩、内旋和外旋状态，对

比不同状态腔距关节接触应力峰值。结果骨折范围增加后，腔骨软骨接触面积不断缩小，最大米塞斯应力及腔骨软骨最

大接触应力和平均接触应力均不断增加。骨折范围1/3时,胫距关节接触面积显著缩小，关节位移显著增加。腓骨外旋、内

旋、外移、短缩产生的胫距关节最大接触应力峰值变化差异分别为17.6%、17.7%、45.3%和10.3%。结论三维有限元技

术建立踝关节模型仿真度较高，当后踝骨折范围超过1/3时，会影响腔距关节的接触状态。骨折范围增加关节接触面积

减小，接触应力增加，关节相对位移趋势增加，容易引起胫距关节软骨的退行性变，而不同骨移位状态会影响胫距关节

面接触状态，为后踝骨折关节复位、创伤性关节炎的病情诊断提供重要理论依据。

关键词：三维有限元；后踝骨折；踝关节；生物力学

中图分类号：R683;R318.01文献标识码：A

Biomechanicaleffectofadultposteriormalleolusfractureonanklejointbasedonthree-dimensionalfiniteelemen

modelLIUYu-bo,ZHANGHui-zeng,ZHANGTong-run,SUIGeng-yi,WANGZhao-liang?(l.DepartmentofOr-

thopedics,NorthChinaMedicalHealthGroupXingtaiGeneralHospital,Xingtai054000,China;2.JinanPeoplesHospita

AffiliatedtoShandongFirstMedicalUniversity,Jinan250014,Shandong,China)

Correspondingauthor:WANGZhao-liang.E-mail:163.com.

Abstract:ObjectiveToinvestigatethebiomechanicaleffectsofadultposteriormalleolusfracturesonanklejointusing

three-dimensionalfiniteelementmodelanalysis.MethodsAccordingtotheCTdataofanklejointfromoneheal