基于有限元方法的正常和早期OA膝关节生物力学行为比较

目的：通过有限元方法，比较正常和早期骨关节炎（Osteoarthritis，OA）膝关节生物力学行为的不同，以阐明力学因素在膝OA发展过程中的作用。方法：以人体膝关节CT和MRI影像数据为基础，分别构建10例正常和10例早期OA的膝关节三维有限元模型。通过力学仿真观察正常和早期OA膝关节的生物力学行为特征，以关节软骨、半月板的受力接触面积、Von Mises应力峰值、挤压应力峰值为研究指标，比较正常和早期OA膝关节的应力分布差异。结果：早期OA膝关节中内侧间室股骨软骨、内侧半月板的Von Mises应力和挤压应力峰值均高于正常膝关节。早期OA和正常膝关节胫骨软骨的应力峰值无明显差异；早期OA膝关节内侧关节间室接触面积高于正常膝关节，而外侧关节间室无明显差异。结论：早期OA膝关节较正常膝关节存在内侧间室应力明显增加和接触面积增大的特点，这种应力分布特征差异可能是膝OA发展的力学因素。