换一批不同侧切角度和触地模式下膝关节内部应力的有限元分析
Finite element analysis of internal knee joint stresses under different side-cut angles and ground contact modes
摘要目的:基于已验证的膝关节有限元模型,分析不同侧切角度和触地模式下的膝关节生物力学特征,为足球运动员预防侧切运动损伤和损伤后制定康复训练方案提供理论依据.方法:采集15名男子足球运动员(均为国家二级运动员水平及以上)在6m/s±10％的速度下以前、后触地模式进行45°、90°、135°的侧切运动,通过Visual 3D软件计算膝关节运动学、动力学数据,基于已验证的膝关节模型分别对6种触地动作中地面反作用力峰值时刻做数值仿真.结果:①侧切角度与膝关节屈曲峰值角度正相关(P≤0.05),即侧切角度增大时,膝关节屈曲峰值角度随之增大,垂直地面反作用力随侧切角度呈现出显著性的相反趋势(P≤0.05);②前足触地和后足触地在运动学和动力学上存在显著差异(P≤0.05).前足触地模式下,膝关节屈曲角度、外翻和内旋峰值角度较大,伴随着较大的向上地面反作用力;③侧切触地时刻,半月板Von Mises应力和股骨软骨接触应力分布情况呈现出与侧切角度和触地模式相关的特征.在90°后足触地模式中,内侧半月板体部外缘和内侧股骨软骨出现了明显的应力集中,这可能预示着在此条件下膝关节损伤风险的增加.结论:后足触地模式进行90°角度侧切可能导致膝关节内部应力失衡,特别是在内侧半月板外缘产生显著的应力集中,提示存在较大损伤风险.
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DOI
10.3969/j.issn.1001-1242.2024.10.007
发布时间
2024-11-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
教育部人文社会科学研究项目（19YJC890030）
北京市社会科学基金项目（22YTB009）
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