文题释义： 有限元模型：是指基于CT扫描获取的数据，通过医学图像处理软件建立的包含骨性结构、软骨、椎间盘、韧带等组织的三维几何模型，此模型可进行相关力学模拟分析，具有高仿真、实验成本低的优点。 生物力学分析：其基本原理是利用数学方法和物理力学理论分析人体在活动过程中的各种力学问题。借助有限元分析方法，将连续的物体划分为有限数量的单元，用简单的问题替代复杂的问题进行求解，其计算结果精度高，适用于各种复杂的形状，是研究人体生物力学的有效方法。
背景：髋腰疾病的发病率不断增加，给临床治疗带来一定的挑战，需要完善的腰椎-骨盆-髋关节模型以分析其生物力学特点。 目的：建立正常成人腰椎-骨盆-髋关节三维有限元模型进行生物力学分析，为研究髋腰疾病和相关手术治疗提供实验依据和参考。 方法：获取正常成人CT数据，利用Mimics、Geomagic、Hypermesh、Abaqus等软件构建正常的腰椎-骨盆-髋关节三维有限元模型，将所得模型进行各个工况分析，得到椎体活动度、椎间盘及股骨头应力分布进行模型有效性验证。之后进一步构建坐位模型，比较分析站立位和坐位2种姿势下的生物力学分布特点和变化趋势。 结果与结论：①成功建立了正常成人腰椎-骨盆-髋关节三维有限元模型；②构建的模型在各工况分析中结果均在既往文献数据的参考范围内，确认模型有效，可进一步用于后续的实验研究；③从站立位到坐位姿势变化后，L4-L5及L5-S1椎间盘的应力呈上升趋势，其中L5-S1应力变化最明显；对于髋关节应力分布而言，在站立位时，应力在髋臼的前、上、后3个方向都有分布，而在坐位时应力则主要集中在髋臼前部。 https://orcid.org/0000-0003-2806-8448 (张育民)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
文题释义：
文题释义： 准静态拉伸：在经典拉伸试验中，载荷稳定增加，且平稳施加称为准静态。准静态试验方法的上限大约为10-1 s-1的变形速度，因此最大增加量(例如应变)不能超过0.1%/s。 应力松弛：是高分子黏弹性特有的现象，指在一定温度和恒定应变的作用下，试样的应力随时间的增加而衰减的现象。 背景：髌腱是维持膝关节稳定的重要结构，在拉伸作用下表现出特有的非线性力学特性，但是弹性蛋白在拉伸载荷下对髌腱力学行为的影响尚不清楚。 目的：通过弹性蛋白的靶向酶处理，研究弹性蛋白对髌腱力学性能的影响。 方法：①将30个40-50 mg新鲜猪髌腱平均分配到5种不同弹性蛋白酶浓度(0，1，5，10，20 U/mL)中孵育以及在5个不同的时间(0，1，4，6，12 h)的弹性蛋白酶溶液中孵育，最后检测弹性蛋白含量。②将髌腱分别在PBS溶液、5 U/mL弹性蛋白酶溶液中处理8 h，进行Verhoeff Van Gieson(VVG)染色和Masson染色。③将20个新鲜猪髌腱随机分为PBS对照组和弹性蛋白酶处理组(弹性蛋白酶组)，在试样表面标记9个点后进行纵向拉伸及应力松弛实验，使用光学非接触法计算标记点的位移用于后续应变分析并计算应力；然后将试样分别在PBS溶液、5 U/mL弹性蛋白酶溶液中孵育8 h，再次进行同样的力学测试。 结果与结论：①在5 U/mL弹性蛋白酶溶液中孵育8 h可以满足此次实验要求；②与处理前相比，PBS组和酶处理组的组织拉伸应力显著降低，均降低约40%(P < 0.001，P < 0.01)；与处理前相比，处理后的松弛百分比显著增加，前后相差约12%(P < 0.05)；在归一化的平均应力-时间曲线上，酶处理组比PBS组应力降低更大，两者相差约16%(P < 0.0001)；③以上结果表明，弹性蛋白在髌腱的拉伸力学特性及黏弹性特性中起到重要作用，进一步补充了对多尺度肌腱结构-功能关系的理解，这有利于未来对微观结构本构模型的发展和改进，以模拟髌腱病变及手术干预。
https://orcid.org/0000-0002-4728-9521 (刘晓云)
文题释义： 钩椎关节(Uncovertebral Joint)：又称Luschca关节(Luschka joint)，是下颈椎的独特特征，是位于椎体后外侧呈矢状位的嵴样隆起，由颈椎椎体上侧方的骨性突起——钩突与相邻上位椎体下侧方的斜坡关节构成，具有限制椎体间侧方移位的作用。 钩突：为钩椎关节中C3-C7椎体上侧方的骨性突起，该结构的增生、骨折等病变往往会压迫神经根、椎动脉、交感神经等结构，导致相应颈椎病症状的发生，因此针对该关节的研究也比较广泛。 背景：钩突增生常导致颈椎病发生，无需内固定的钩椎关节切除术具有重要意义，但尚存诸多问题。 目的：建立全颈椎(C0-T1)三维有限元模型，切除钩突不同范围后，探究颈椎关节突的应力变化特点和规律，为临床颈椎病的手术治疗提供理论依据。 方法：对40岁男性正常成人志愿者进行全颈椎螺旋CT轴位薄层扫描来获得原始数据，应用Mimics、GeomagicStudio、Hypermesh、Abaqus等软件技术建立C0-T1全颈椎三维有限元模型，在C5椎体上构建单侧钩突切除50%、100%和双侧钩突切除100%的3种模型组，然后加载相同力矩赋予前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转6种工况，以观测切除不同范围钩突后颈椎关节突关节在不同状态下的应力与位移变化。 结果与结论：①通过构建全颈椎正常与切除钩突不同范围后的有限元模型，加载相同力矩后发现颈椎关节突的受力集中区由正常组的C6处上移至切除不同范围钩突组的C5处，得出关节突的受力随椎序增加呈现递增趋势；②应力集中区位于C5和C6处，整体呈尖峰状，不同程度的钩突切除会降低颈椎的稳定性，降低程度随切除范围增大而增大。
https://orcid.org/0000-0001-8441-1269 (郝韵腾)；https://orcid.org/0000-0003-0059-4921 (王星)
文题释义： 医学图像处理技术：指利用CT技术、MRI技术、医学图像分割技术、曲线逼近技术、医学图像配准技术等，根据断层影像的切片位置，将所有断层在三维空间内排列，并利用插值在断层切片间填充体素，以此构造人体组织三维数据场。并对于一幅医学图像寻求一系列空间变换，使它与另一幅医学图像上的一部分对应点达到空间上的一致。 曲面数字化建模：亦称NURBS(non-uniform rational b-splines)建模，即“非统一均分有理性B样条”建模。其中“非统一”指一个控制顶点的影响力范围能够改变，主要用于不规则面的创建；“有理”指每个NURBS物体都可用数学表达式定义。 背景：随着现代工业、现代国防以及现代医疗康复产业的发展，仿生设计与制造技术蓬勃兴起，该技术常以各类生物体及其组织为研究对象，模仿其几何外形、力学性能等指标，进而得以逆向设计与制造各类人工合成产品，其中几何外形特别是曲面建模技术的有效仿生是其中的关键一环。 目的：以人体膝关节为例探讨曲面建模实践应用技术，建立人体膝关节几何解剖数字化模型，为膝关节生物力学特性的研究提供支持，同时为仿生设计的复杂曲面建模提供了一种有效的教学与研究模式。 方法：利用膝关节CT扫描图像和MRI图像，通过医学影像处理技术分别获取骨组织及软组织轮廓的点云数据及其逼近曲线，并分别重建骨组织及软组织的膝关节实体模型。最后基于三维图像配准技术，将各软组织组装配于骨组织实体模型上，形成整体膝关节三维模型。 结果与结论：通过3D医学影像技术构建了同时包含各骨组织和韧带、半月板、肌腱等主要软组织在内的膝关节复杂几何曲面解剖数字化模型。
https://orcid.org/0000-0002-6792-9231 (张晓辉)
https://orcid.org/0000-0003-0035-1743 (宋翠荣)
文题释义： 肱骨近端内侧柱：常称为肱骨内侧距的作用，主要包括肱骨近端后内侧干骺端与内侧铰链(骨膜)对肱骨的支撑作用，临床认为内侧柱粉碎是导致内固定术后不稳定、肱骨头内翻塌陷的常见原因。 有限元分析：是利用数学方法对真实物理系统进行模拟。通过计算机运算模拟将载荷、形态、材料结构和力学性能较为复杂的整体划分为有限个简单的单元，进而充分反映整体内外部应力、应变、位移等力学参数的变化。 背景：腓骨支撑重建肱骨近端骨折内侧柱已逐渐在临床中广泛应用，而腓骨在髓腔内最佳支撑位点仍存在争议，需要通过生物力学的方法研究其稳定性。 目的：采用有限元分析方法，探讨腓骨在肱骨髓腔中心、前内侧、前外侧、后内侧、后外侧5个位置联合锁定钢板治疗肱骨近端内侧柱缺失型骨折的生物力学稳定性。 方法：获取1名老年骨质疏松女性患者肱骨近端CT数据，通过Mimics 19.0软件及Geomagic Wrap软件建模，在Soildworks 2017软件中按照肱骨解剖颈下5 mm截骨，建立肱骨近端内侧柱缺失型骨折模型，根据腓骨在髓腔内的位置分为5组：F-C组(腓骨位于髓腔中心)、F-AL组(腓骨位于髓腔前外侧)、F-AM组(腓骨位于髓腔前内侧)、F-PL组(腓骨位于髓腔后外侧)、F-PM组(腓骨位于髓腔后内侧)，将数据导入Ansys 2019软件模拟间接暴力状态下不同分组模型的生物力学稳定性。 结果与结论：①在600 N轴向载荷下，肱骨应力：F-PL组(49.706 MPa) < F-C组(57.980 MPa) < F-AL组(58.519 MPa) < F-PM组(61.868 MPa) < F-AM组(63.886 MPa)，内固定应力：F-AM组(106.310 MPa) < F-PM组(110.030 MPa) < F-C组(111.940 MPa) < F-PL组(114.320 MPa) < F-AL组(122.98 MPa)；②在600 N轴向载荷下，肱骨位移：F-PM组(0.352 mm) < F-PL组(0.416 mm) < F-C组(0.431 mm) < F-AM组(0.549 mm) < F-AL组(0.574 mm)，内固定位移：F-PM组(0.127 mm) < F-PL组(0.187 mm) < F-C组(0.191 mm) < F-AM组(0.272 mm) < F-AL组(0.290 mm)；③骨折端相对位移：F-PM组(0.048 mm)约是F-PL组(0.088 mm)、F-AM组(0.088 mm)的0.54倍，F-C组、F-AL组分别为0.067，0.103 mm；④研究结果表明，F-PM组位移最小，应力较分散，说明将腓骨置于后内侧的生物力学稳定性优于腓骨置于髓腔中心，腓骨置于髓腔外侧的生物力学稳定性最差。
https://orcid.org/0000-0002-5127-7857 (刘炎)
后倾角：是预测骨折移位的基本指标，当髋关节弯曲或抬起时，在轴向平面作用于股骨头上的力，往往会使骨折部位偏转到更后倾的位置，可能与固定失败高度相关。
结果与结论：①150例患者术后获18-66个月(平均29个月)的随访，共20例(13.3%)发生股骨头坏死；②多因素logistic回归分析显示，后倾角和复位质量C级是发生股骨头坏死的危险因素；③受试者操作特征曲线分析显示，三维测量的后倾角对术后股骨头坏死具有预测价值，截断值为20.74°；④结果表明，对于嵌插型股骨颈骨折患者，后倾角和复位质量C级是闭合复位内固定术后股骨头坏死的危险因素；通过三维重建技术可以准确测量股骨头的后倾角度，后倾角≥20.74°的骨折患者更容易出现术后股骨头坏死。
https://orcid.org/0000-0002-6920-7670 (战红旗)
文题释义： 可调颈椎融合器：经研发设计的一种新型高度可调式颈椎融合器结构，在植入颈椎责任节段间时，通过螺丝刀对准融合器扭槽旋转可调节融合器高度(可调节的融合器高度范围为6-9 mm)，来满足不同患者颈椎椎间空隙的安装要求，以便实现与椎体上下终板贴合的需求。 颈椎生物力学：采用有限元方法对颈椎结构开展生物力学理论测试研究，着重定性定量研究新型高度可调式颈椎融合器在植入后的不同融合高度下各结构应力强度、稳定性、椎间相对活动度等变化，通过对比分析前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转状态下的生物力学特性变化规律，借助理论研究方法给实际临床工作提供一定的指导建议。 背景：颈前路减压手术的核心是解除脊髓和神经的压迫，恢复椎间高度及颈椎的生理曲度。但是目前临床上所应用的融合器无法满足个体化需求，可能导致融合节段终板破坏，融合器下沉或移位。作者设计一种高度可调颈椎融合器，植入椎间隙可达到与椎间隙上下终板贴合。 目的：通过三维有限元分析法评价新型颈椎高度可调椎间融合器的力学特点，为临床应用和进一步改进提供相应理论依据。 方法：建立颈椎前路椎间盘切除减压融合内固定的三维有限元模型，分为正常组、融合器植入高度较低组、融合器植入高度适中组和融合器植入高度较高组进行重建，并在前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转6个工况下，施加50 N预载荷以及1.0 N·m的运动附加弯矩，观察相应的椎体Von Mises应力峰值、融合器Von Mises应力峰值、椎间盘应力及椎体活动度情况。 结果与结论：①融合器植入高度适中组对应的融合器Von Mises应力峰值和C3-C7椎体Von Mises应力峰值低于融合器植入高度较低组和融合器植入高度较高组；②植入不同高度融合器后C4/5椎间盘应力差异较为明显；③融合器植入高度较高组C3-C7整体椎间相对活动度降幅最大，融合器植入高度适中组次之，融合器植入高度较低组整体椎间活动度降幅最小；④提示融合器植入高度适中可使颈椎达到即刻稳定，同时对融合器及颈椎椎体应力最小，从而有效避免颈椎融合器下沉。
https://orcid.org/0000-0002-8924-0582 (刘晨)
文题释义： 骨折间隙微动：又称骨折间隙控制性细微的活动，是骨折愈合中重要的机械因素，有利于促进骨痂的生长，加快骨折愈合的速度。 有限元模型：是运用有限元分析方法建立的模型，是一组在节点处连接、仅靠节点传力、仅在节点处收约束的单元组合体。
背景：目前对比3种内固定技术治疗胫骨远端骨折生物力学特性差异的研究较少。 目的：比较胫骨远端骨折经胫骨内侧锁定钢板、专家级髓内钉和逆行髓内钉固定后生物力学特性的差异。 方法：基于SAWBONES第4代人工复合胫骨模型的CT数据，利用三维重建技术构建胫骨远端骨折数字模型(AO/ASIF 43-A3型)，在此基础上模拟胫骨内侧锁定钢板、专家级髓内钉和逆行髓内钉3种内固定方式；采用轴向压缩及扭转2种载荷工况分别对3组植入装配体模型进行有限元分析，比较三者的应力分布、应力峰值及骨折间隙位移变化的差异。 结果与结论：①3组内固定物加载2种载荷工况时，专家级髓内钉组在扭转工况下应力峰值在未锁定的主钉孔处，为283.53 MPa；胫骨内侧锁定钢板组在扭转工况下应力峰值位于第3颗螺钉上，为913.07 MPa；逆行髓内钉组在扭转工况下应力峰值在第2个主钉孔处，为435.42 MPa；逆行髓内钉组内踝处主钉孔的周围皮质骨应力峰值出现在较高的轴向压缩工况下，峰值为55.34 MPa；②在骨折间隙位移方面，加载轴向压缩载荷时，专家级髓内钉组4个区域的切向位移最高；胫骨内侧锁定钢板组4个区域的轴向位移最高，且峰值在外侧区；专家级髓内钉组及逆行髓内钉组轴向位移峰值均位于后侧区；③加载轴向扭转载荷时，胫骨内侧锁定钢板组和逆行髓内钉组轴向位移峰值均在外侧区，而逆行髓内钉组4个区域的切向位移均小于胫骨内侧锁定钢板组及专家级髓内钉组；④提示对于胫骨远端骨折，逆行髓内钉在骨折端微动控制和内固定结构安全性方面相比胫骨内侧锁定钢板和专家级髓内钉更具优势。 https://orcid.org/0000-0001-7971-162X (王义昌)
平衡：人体所处的一种稳定状态，分为静态平衡和动态平衡，即人体不论处在何种位置、做何种运动，或受到外力作用时，仍能自动调整并维持所需姿势的过程。
背景：前交叉韧带断裂是常见运动损伤之一，一般采用前交叉韧带重建治疗，术后常出现平衡及步行能力下降，目前缺少相关的全面对比研究。
结果与结论：①静态站立平衡：前交叉韧带重建组的足底压力中心95%椭圆面积、路径长度、平均移动速度、长短轴长度较健康对照组明显增加(P < 0.05)，同时站立时前交叉韧带重建组前足负重大于健康对照组(P < 0.05)；②步行平衡特征：前交叉韧带重建组与健康对照组比较，足底压力中心内外侧位移显著变大(P < 0.05)，前后方向位移和最大移动速度无明显差异；前交叉韧带重建组患侧与健侧、患侧与健康对照组、健侧与健康对照组相比，前者的步态线和单支撑线长度均小于后者(P < 0.05)；③步态周期特征：前交叉韧带重建组的步宽及双支撑期均大于健康对照组(P < 0.05)，跨步长小于健康对照组(P < 0.05)；前交叉韧带重建组患侧与健侧比较，站立相、单腿支撑期、摆动前期及足跟到前足时间均减少(P < 0.05)，而承重反应期和摆动期增加(P < 0.05)；患侧与健康对照组相比，足偏角、承重反应期和摆动前期增加，单腿支撑期降低(P < 0.05)；健侧与健康对照组相比，站立相、承重反应期、摆动前期及足跟到前足时间均明显增加，摆动期减少(P < 0.05)；④三足区最大压力：患侧与健侧比较，前足、足弓和足跟的最大压力均显著降低(P < 0.05)；患侧与健康对照组比较，三足最大压力也明显减少(P < 0.05)；健侧与健康对照组比较，前足最大压力降低明显(P < 0.05)，而足弓与足跟无显著差异；⑤结果表明，前交叉韧带重建后6-8周患者的静态及动态平衡能力均明显低于健康人，且健侧的平衡功能也显著下降；在步行中患者出现跨步长缩短、步宽增加，患侧支撑期减少、摆动期增加等步态问题；提示术后康复时要注重患者双侧的平衡及步态训练。
https://orcid.org/0000-0001-7476-1142 (马圣楠)
三点力学：是各类矫形器矫正与预防畸形和促进骨折术后康复的主要方法，包括冠状面、水平面等多个三点力系统联合作用，并根据三点力原理给予适当的施力方向和压力载荷来压迫足踝畸形骨骼，使其恢复下肢生物力线正常对线。
结果与结论：①设计的个性化踝足矫形器具有预防足踝内翻和固定作用，在未穿戴踝足矫形器时，受到1 N•m内翻载荷后足踝内翻1.81 mm，而穿戴踝足矫形器后仅为0.44 mm，变形率降低75.7%，预防内翻效果明显增强；②仅冠状面矫正时，跟骨力系过小会加剧患者前足内翻，调整足跟内侧与内踝上方矫正力后，前足内翻角与跟骨位得到改善，但足部内侧趾骨区仍有不同程度内收移位，会加剧患者前足内收畸形；③冠状面、水平面两组三点力系统联合作用矫正效果优于单冠状面，表现为在足跟内侧、第一跖骨干内侧、外踝下方与内踝上方的力(25，10，10，20 N)作用下，前足内侧趾骨无内收移位，前足内翻角减小，并沿X轴外翻矫正1.395 mm，跟骨外翻矫正1.227 mm，在变形比例放大云图下跟骨内翻角由10.21°矫正至7.25°，内翻角改善28.9%；④两平面三点力作用下，足底外侧跖骨负荷减小，内侧跖骨负荷增加，矫正后足底骨骼应力显著得到改善，进一步验证了三点力原理的可靠性，该研究为临床患者穿戴踝足矫形器治疗足内翻提供了重要理论支撑。
https://orcid.org/0000-0003-3526-9141 (宁天亮)
结果与结论：①在前抽屉试验中，距腓前韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤距骨前移距离明显大于正常和跟腓韧带损伤(P < 0.05)，而距腓前韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤之间、正常和跟腓韧带损伤之间差异无显著性意义(P > 0.05)；②在距骨倾斜试验中，跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤距骨倾斜角度明显大于正常和距腓前韧带损伤，而跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤之间、正常和距腓前韧带损伤之间无明显差异；③在单足站立试验中，与正常模型相比，上述3种损伤模型改变了距骨穹窿软骨接触应变分布，峰值由距骨穹窿前外侧转移至前内侧，导致了距骨穹窿软骨前内侧压力增高，并且峰值大小比较：距腓前韧带+跟腓韧带损伤>距腓前韧带损伤>跟腓韧带损伤>正常，距腓前韧带+跟腓韧带损伤的峰值明显大于距腓前韧带损伤和跟腓韧带损伤；④研究结果验证了踝外侧副韧带损伤时踝关节稳定性的丢失和前内侧软骨接触应变峰值增加，揭示了慢性踝关节外侧不稳和踝关节骨关节炎之间的联系，确认了修复或者重建距腓前韧带和跟腓韧带的必要性，为慢性踝关节外侧不稳的手术治疗提供了理论依据。
https://orcid.org/0000-0003-2614-7986 (史旭)
文题释义： 旋提手法：患者端坐位，术者站在患者身后，引导患者头部水平旋转至最大角度，然后屈曲到最大角度，再稍旋转达到有固定感，术者肘部托患者下颌，轻轻顺势向上牵引3-5 s，嘱其放松肌肉同时肘部轻快短促发力向上提拉。 运动捕捉：基于计算机图形学原理，通过视频捕捉设备准确测量物体在三维空间中的运动轨迹或姿态；并通过软件对图像数据进行处理，获取捕捉物体的空间坐标(X、Y、Z)与三维位移量。 背景：明确手法操作时椎体位移有助于揭示其内在生物力学机制，目前尚无研究分析旋提手法时椎体位移情况。 目的：观察旋提手法操作中下颈椎椎体位移情况以及不同扳动力对椎体位移的影响。 方法：选取7具健康成年男性尸体颈椎标本，应用MTS材料机及夹具在标本上模拟预牵引与不同扳动力(50，150，250 N)的旋提手法操作，并应用运动捕捉系统对C4-C7椎体不同位置(右横突、椎体中点、左横突)进行运动学测量，明确预牵引及不同扳动力下的椎体位移。 结果与结论：①预牵引时：椎体中点与右横突纵向位移量由C4至C7逐渐减少(P < 0.05)，C4右横突纵向位移量显著大于左横突(P < 0.05)；②扳动时：右横突与椎体中点纵向位移量由C4到C7逐渐减小(P < 0.05)，150，250 N扳动力下的C4右横突纵向位移量均显著大于左横突(P < 0.05)；③不同扳动力比较：50 N扳动力组的椎体各节段和位置的纵向位移量均显著小于150，250 N扳动力组(P < 0.05)，150 N扳动力组与250 N扳动力组间椎体各节段和位置的纵向位移量比较差异均无显著性意义(P > 0.05)；④结果表明：旋提手法具有调整下颈椎椎体位移的作用，其中旋转侧C4横突位移量最大，且位移量与板动力大小相关。
https://orcid.org/0000-0002-1130-3085 (冯敏山)；https://orcid.org/0000-0002-2570-5273 (韩昶晓)
文题释义： 步态周期：指人行走过程中一侧足跟从第一次着地到该侧足跟再次着地时行进的过程。一个步行周期分为支撑相和摆动相两个阶段，其中前者占步行周期时长的60%，后者约占其中的40%。 内侧半月板后根撕裂：是指发生在内侧半月板后根部止点骨性附着区1 cm范围内的放射性撕裂抑或撕脱性损伤。 背景：目前针对内侧半月板后根撕裂加速膝关节退变相关生物力学研究大多数仅限于在静态仿真设计的基础上对内侧半月板后根完全撕裂模型进行测试，而对内侧半月板后根部分撕裂在完整步态周期下的生物力学行为尚不清楚。 目的：运用动态有限元分析的方法来比较正常膝关节模型与内侧半月板后根部分撕裂模型在完整步态周期下生物力学的差异。 方法：以健康成年人右膝关节CT扫描数据为基础，建立包括骨、半月板、关节软骨在内的健康膝关节有限元模型，并在健康模型基础上进一步构建膝关节内侧半月板后根撕裂模型。分别在2种模型上施加ISO标准步态载荷进行仿真测试。比较2种模型对应部件在各时相下应力、位移和接触面积的差异。 结果与结论：①在完整步态周期下，健康模型内侧半月板后根云图应力分布均匀，而病理模型则在损伤区出现应力集中表现，健康模型最大应力出现在30%时刻外侧半月板内缘，值为29.68 MPa，病理模型最大应力出现在50%时刻外侧半月板内缘，值为30.34 MPa；②在完整步态周期下，健康和病理模型胫骨软骨应力分布大体一致，2种模型承受最大应力分别出现在步态周围50%，20%时刻，值大小分别为5.11，6.85 MPa；③2种模型的内侧间室组内差异大于外侧间室组内差异；病理模型各时相内侧胫骨平台应力均值比正常模型高9.3%，最大值为5.73 MPa，出现在支撑相中期；股骨、胫骨接触面积峰值均出现在40%时刻，病理模型各时相股骨软骨接触面积均值比正常模型减少14.6%；④研究结果表明在内侧半月板后根部分撕裂发生后膝关节生物力学特性的改变增加了骨关节炎的发病风险。
https://orcid.org/0000-0003-3298-8765 (徐志)；https://orcid.org/0000-0001-8959-6805 (李豫皖)
文题释义： 服装压力：无论在静止还是运动状态下，人体表面与织物之间均存在接触关系，穿着服装时产生的正压力导致肌肤变形，刺激肌肤深处的压觉点，从而使人体感受到服装压力。服装压力是探究服装舒适性的重要组成部分，也是人体-织物力学模型研究的重要指标，常用于压缩服、医疗袜、功能性材料及智能可穿戴监测服装等研究领域。该研究采用弹性套筒式运动护膝进行实验，其与人体表面形成紧密接触，因此以服装压力实验验证膝关节-运动护膝模型的有效性。 Von Mises应力：是一种基于剪切应变能、考虑了第一、二、三主应力的等效应力，其遵循材料力学的第四强度理论，即畸变能密度理论，可用于疲劳、破坏等评价，判断材料的屈服性能。在相同工况下，Von Mises应力值越大，其计算云图分布越不均匀，应力集中会加大损伤的概率。该研究的目的是借助有限元法，探讨在不同运动状态下，不同材料的运动护膝对膝关节韧带的影响，因此以Von Mises等效应力为主要观察指标。
背景：膝关节韧带是维持膝关节运动稳定性的重要组成部分，在人体运动过程中极易受到损伤，运动护膝常用于预防膝关节运动损伤，但其防护性能未能明确。 目的：建立健康成年人的膝关节有限元模型及运动护膝模型，运用有限元法预测运动护膝在不同运动状态下对膝关节韧带的影响，以Von Mises等效应力为观察指标，探讨不同材料运动护膝的防护性能。 方法：以1名男性健康志愿者的CT影像为数据来源，利用Mimics、Solidworks、Abaqus等软件获得膝关节有限元模型及运动护膝模型；以股骨内外髁中点为参考点施加后向134 N集中力，模拟临床前抽屉实验，获取股骨相对位移及主要韧带的生物力学响应，验证膝关节模型的有效性；给运动护膝施加位移载荷，模拟膝关节直立位穿着护膝的状态，并与服装压力测试结果进行对比，验证膝关节-护膝模型的有效性；分别在无护膝和两种不同材料护膝作用下模拟膝关节屈曲0°，30°，60°运动，分析不同载荷下前交叉韧带、后交叉韧带、内侧副韧带及外侧副韧带的应力应变情况。 结果与结论：①在0°，30°，60°屈曲角度下，并且施加320 N垂直压缩力及134 N股骨后向推力后，相较于裸膝，穿着两种不同材料的运动护膝使得前交叉韧带的峰值应力在0°和30°有所降低，但在屈曲60°状态下峰值应力有所上升；后交叉韧带在屈曲0°时的峰值应力有所上升，在30°和60°状态下的峰值应力有所降低；内侧副韧带和外侧副韧带在0°，30°，60°的峰值应力均有所降低。②结论：不同材料的运动护膝能在一定程度上对膝关节韧带起到防护作用，但在特定角度下会对前交叉韧带和后交叉韧带产生额外的负荷，该研究结果对膝关节韧带的生物力学研究、运动损伤防护及运动护膝的设计与生产等具有积极意义。 https://orcid.org/0000-0003-0169-2806 (曾露露)
https://orcid.org/0000-0001-6839-9933 (唐智)
