杭声琪，张文韬，王泰淇，任建澄，李富超，赵改平，马童

1.上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093；2.上海理工大学环境与建筑学院，上海200093；3.同济大学附属杨浦区中心医院骨科，上海200090

前言

膝关节是人体下肢活动的枢纽关节，其解剖结构和运动功能比较复杂，胫股关节和髌股关节通过肌肉、肌腱和韧带连接组成，保证膝关节运动的稳定性和灵活性。膝关节在运动中承受较大载荷，是易发生损伤和病变的部位，对膝关节生理病理和治疗机制的研究一直备受医生和学者们的关注。随着计算机技术和数值计算方法的快速发展，采用有限元方法研究膝关节的生理功能、损伤预防和治疗成为重要的辅助手段。

采用有限元方法研究不同载荷下骨骼、韧带及半月板的生物力学特性一直是众多临床和科研工作者研究的热点。如Bendjaballah等［1］研究正常膝关节施加5、10和15 N·m 内外翻力矩时，股骨旋转角度和前后交叉韧带张力的生物力学特性。Li 等［2］建立了正常膝关节的有限元模型，在胫骨上加载从0到10 N·m内旋外旋力矩，研究胫骨内旋和外旋角度的变化。Gardiner等［3］建立膝关节屈曲0°、30°、60°的有限元模型，施加10 N·m 外翻力矩，研究内侧副韧带的应变情况。Liu 等［4］在股骨上施加10 N·m 内翻外旋力矩，研究后交叉韧带重建的膝关节内翻外旋角度。Vairi等［5］建立膝关节正常、韧带缺失和重建的有限元模型，在股骨上施加1 150 N 压缩力、134 N 抽屉力以及10 N·m 外翻力矩，分析前交叉韧带断裂与重建后膝关节的力学特性。Luczkiewicz 等［6］建立了正常膝关节有限元模型，在股骨上施加1 000 N载荷，研究挤压变形后不同横截面半月板的应力变化情况等。……