人体膝关节下蹲运动特性及tka后髌腱松解对其影响的仿真分析

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1、全日制硕士学位论文人体膝关节下蹲运动特性及TKA后髌腱松解对其影响的仿真分析申请人姓名：符龙指导教师：王建平副教授学位类别：工学硕士专业名称：机械工程研究方向：人体内植入物生物力学河南理工大学机械与动力工程学院二○一六年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：人体膝关节下蹲运动特性及TKA后髌腱松解对其影响的仿真分析，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论

2、文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：R

3、687.3密级：公开UDC：621单位代码：10460人体膝关节下蹲运动特性及TKA后髌腱松解对其影响的仿真分析SimulationanalysisofHumankneeccharacteristicofsquantmovementandtheeffectreleasingpatellartendonafterTKA申请人姓名符龙申请学位工学硕士学科专业机械工程研究方向人体内植入物生物力学导师王建平职称副教授提交日期2016.04.答辩日期2016.06.河南理工大学致谢风吹雨成花，时间追不上白马。转眼间，三年的研究生学习生活就

4、要结束了，而入学仿佛还是昨天的事情，初来时的场景犹历历在目。回忆起这三年的求学历程，对那些引导我、帮助我、激励我的人，心中充满了感激。在本文完稿之际，特向给予指导和帮助过的老师和同学们表示最诚挚的谢意。首先，衷心感谢我的导师王建平副教授三年来的精心教导和辛勤培育。王教授在我的整个研究生学习、生活中给予了无微不至的关怀与无私的帮助。特别是在本课题的确定、设计和完成以及最后完成论文的过程中都融入了他的心血和汗水。非常有幸能成为王教授的学生，王教授渊博的学识，严谨的治学态度，敬业的工作精神，敏锐的科研思维，将使我受益终身，永远激励着我

5、向知识的高峰攀登。在此，谨对导师的辛勤培养和亲切关怀表示最衷心的感谢!衷心感谢我的师兄孙少开，同门梁军，师弟王猛、张盼盼、赵煊和闫驰辉。他们在我的课题研究遇到困难时，提出了正确的指导、合理性的建议以及无私的帮助，为我课题的顺利完成提供了保障。感谢我的父母，感谢我的姐妹，感谢深爱我的女友，他们以无私辛勤的劳动和温暖的关怀给予我巨大的支持，我所取得的每一点进步都饱含着他们的功劳。衷心感谢所有关心、帮助和鼓励过我的老师、同学、同事和朋友们!最后，衷心感谢各位专家教授评阅论文、参加答辩并给予批评指正！符龙二〇一六年四月河南理工大学机械学

6、院摘要本文以国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究”为支撑，研究了人体膝关节下蹲运动特性及TKA（全膝关节置换）后，髌腱上端松解30%、下端松解30%和两端同时松解30%对下蹲运动特性的影响。借助计算机图形图像技术对已经获取的人体膝关节解剖结构数据进行处理，建立了包括膝关节骨组织以及半月板、软骨、内外侧副韧带、前后交叉韧带、髌韧带和髌股横韧带等主要软组织在内的人体自然膝关节三维几何解剖模型。在建立的人体自然膝关节几何解剖模型的基础上，模拟全膝关节置换截骨和假体装配，从而建立了全膝置换后的人体膝关节三维几何解剖模

7、型。建立了自然膝关节下蹲运动的动态有限元模型。通过计算分析得出了人体自然膝关节下蹲运动的髌股关节、胫股关节的定量运动数据。并结合相关文献的查阅和数据处理，对膝关节髌股关节和胫股关节的下蹲运动特性进行了综合对比分析，总结膝关节髌股关节和胫股关节的运动特性，得到相关的结论，同时提出一些膝关节运动相关标准的统一等方面的建议。建立了后稳定型假体(PFC）置换后髌腱松解前的膝关节下蹲运动的动态有限元模型，同时分别建立了髌腱上端松解、下端松解和两端同时松解30%的膝关节动态有限元模型。经有限元分析获得膝关节下蹲运动时假体置换后髌腱松解前后的

8、运动学参数。进行TKA后髌腱松解前与自然膝关节运动参数对比分析研究，得出全膝关节置换前后的数据差异，提出了改善PFC假体设计和TKA优化的建议。进行TKA后髌腱松解前后的相关运动学参数对比分析研究，得到髌腱不同松解部位对膝关节相关活动度影响的定值结果。TKA后髌