摘要目的:<br> 采集分析膝关节推拿摇法运动学参数,为有限元分析提供手法函数条件;使用MRI采集解剖结构断层扫描图像,使用Mimics、Ansys等软件建立膝关节三维有限元模型并进行损伤模拟及验证,为生物力学分析提供损伤模型;模拟推拿摇法作用于膝关节,分析膝关节韧带及关节软骨其应力变化特点,为摇法的临床应用提供参考,为膝关节病变的推拿摇法使用提供循证依据。<br> 方法:<br> 1、摇法运动学参数数据采集、分析:采用Vicon光学运动捕捉系统实时采集推拿摇法的运动,并分析其三维的位移、速度、加速度等数据,获取膝关节摇法构建后续生物力学分析计算机输入罚函数条件的参数;2、膝关节损伤有限元模型建立与验证:采用GE Discovery MR 750 3.0T磁共振扫描仪扫描2名受试者膝关节获取MRI图像,利用相关生物工程软件(Mimics、Ansys等),依据人体解剖结构生物学数据,分别建立膝关节有限元模型。同时参考相关文献,对模型内侧副韧带进行应力-应变曲线测试用以验证模型有效性,并进行模型损伤模拟验证;3、基于模型进行摇法刺激下膝关节应力变化特点分析:将采集到的摇法数据利用计算机数据编程模拟合成为计算机函数数据,以膝关节的主要解剖结构构件(韧带、关节软骨)作为主要应力分析观察点,在整个模拟过程中观察解剖结构在摇法作用下相应的应力动态变化特点。<br> 结果:<br> 1、膝关节推拿摇法运动学参数;2次测试周期之间运动学参数速度、加速度(X、Y、Z轴)比较无显著差异(P ≥0.05),操作者各测试周期摇法位移、速度、加速度等均比较稳定,操作者达到摇法手法的基本要求,表明摇法捕捉成功,其数据可以为后续有限元分析提供了推拿摇法的函数条件。2、建立的两个模型下肢均采用高阶的4面体10节点的网格模型单元数263966,节点数 452056。在相同载荷下,模型内侧副韧带应力?应变曲线与相关文献中的生物力学实验研究结果吻合,同时进行了模型损伤模拟验证,最终显示模型具有有效性以及损伤模拟验证成功。3、膝关节摇法应力分析显示膝关节应力与特定解剖部位、损伤程度密切相关。其中解剖位置以关节软骨、前交叉韧带具有显著意义,随着损伤程度的增大,此两处位置膝关节应力显著增大,其中以前交叉韧带与损伤程度交互影响对膝关节应力的作用最为显著。<br> 结论:<br> 1、摇法运动学特征表现如下:操作者以腕关节、肘关节为主控制,受试者的膝髋关节尽量保持不动,巧劲用力,均匀、缓和操作,使受试者小腿尽量做圆周运动;<br> 2、损伤及未损伤膝关节三维有限元模型均可准确反映膝关节真实解剖结构并拥有良好的生物力学特性。有限元模型具有效性,能够胜任有限元生物力学分析所用。<br> 3、膝关节摇法作用下,膝关节应力随着解剖结构的不同、摇法操作角度的不同、损伤程度的不同而随之产生相应变化,关节软骨、前交叉韧带随着损伤程度的加深对于膝关节应力影响显著,提示损伤程度与特定的损伤部位交互影响应力作用明显。<br> 4、应力分析结果提示:因为各解剖部位生物力学特性的存在,摇法操作可增加膝关节各部位应力,而且摇法产生的旋转角度变化过程中,在特定角度还可以适当降低应力,但均不具有显著关联性(统计意义),因此针对轻度损伤膝关节病变而言,规范化操作的摇法临床应用安全可靠。但其他结果显示膝关节应力的改变主要跟前交叉韧带、关节软骨两个解剖位置相应的损伤程度有关,此两部位交互影响作用最大,提示对于损伤程度严重的前交叉韧带、关节软骨损伤患者,摇法操作需慎用,如需使用,需尽量控制减小膝关节摇法操作时膝关节的屈曲角度。
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