膝關節
關注創建者：葉一木 創建時間：2016-09-22
膝關節的實例教程
采用有限元和光彈的實驗方法,研究膝內、外翻畸形對膝關節生物力學影響。方法利用膝關節影像資料在Super-Sap軟件上建立平面有限元模型,在內翻30°～外翻30°之間,按每2°加載受力,計算模型中各節點的應力應變情況。按膝關節彈性模量,制成各種膝關節畸形的環氧樹脂模型,加載后置于偏振光場中觀察應力光圖。結果①正常膝關節內、外側均為壓應力。②膝內翻:內翻12°～18°開始顯著變化,應力集中于脛骨平臺內側。③膝外翻:角度逐漸增加,外翻20°后應力顯著變化,集中于外側脛骨平臺。結論膝內翻12°和膝外翻20°為膝關節應力集中的臨界角度
膝內、外翻畸形對膝關節影響的平面有限元計算分析和光彈實驗研究.pdf
展開 全膝關節置換術后通過對股四頭肌肌力 進行計算分析來改善患者的膝關節屈曲度
行業：醫療/生物力學
挑戰：如何使用計算分析來量化評估 膝關節屈曲/伸展過程中髕骨扣 狀物厚度對股四頭肌肌力變化所造成的影響。
Altair 解決方案：利用AltairHyperMesh構建出極為精細的膝關節3D模型后進行 有限元分析。
優點：能夠構建代表人體真實膝關節 結構的基本3D模型。
背景介紹
膝前疼痛是全膝關節置換術(TKA)的主要術后并發癥。患者膝關節無法自由伸 展/屈曲，對其行走、抬腿或從座位站起等日常活動造成顯著影響。這種膝關節活動嚴重受限的情況是需要進TKA翻修術最常見的適應癥之一。導致這一狀況的原因是手術過程中膝關節髕骨組件尺寸欠佳——這一“紐扣狀”組件的作用是改善股四頭肌伸展力的機械性能。克萊姆森大學生物工程系生物力學研究組通過應用基于HyperWorks的有限元分析，評估了髕骨扣狀物厚度對股四頭肌肌力變化程度造成的影響。
50多年來，克萊姆森大學生物工程系始終注重對學生、教師和研究人員進行 培養，為他們在理論知識、專業技能和個人發展上提供了諸多寶貴機遇。所有教師均擁有豐富的本科生和研究生科研指導經驗，在他們的帶領下，生物工程系的學生能夠有效利用工程原理來了解和治療疾病。此外，該系還與多名醫師和企業家展開合作，確保其研究課題始終著眼于高優先級的醫療挑戰。在系主任MartineLaBerge 博士的領導下，克萊姆森大學和南卡羅來納醫科大學還在南卡羅來納州的查爾斯頓共同啟動了生物工程項目，這使雙方的合作關系進一步加強。
展開 其中膝關節是球員最容易受傷的部位。研究膝關節的生物力學行為，獲得膝關節骨組織和軟骨組織在生理載荷作用下的應力分布對于認識膝關節損傷機理和保護膝關節具有重要意義。通過建立膝關節三維有限元模型并進行計算分析，可以很好的實現對膝關節的研究。
首先，我們需要建立有限元模型，將三維實體模型導入到有限元分析軟件Abaqus中，設置單元類型和材料屬性，劃分網格，最終得到膝關節三維有限元模型。計算模型中包括骨質結構17864個單元、軟骨88691個單元、半月板4485個單元及韌帶34033個單元，得到包括股骨、脛骨、腓骨、髕骨、軟骨、半月板以及關節韌帶的全膝關節有限元模型。
表1：膝關節有限元模型中各組成部分單元類型及材料參數
有限元模型與邊界條件
全膝關節模型中股骨與股骨軟骨、脛骨與脛骨軟骨定義為綁定接觸。股骨軟骨分別于脛骨軟骨和半月板相接觸，并且將半月板前腳和后腳固定于脛骨平臺。根據膝關節解剖結構，將韌帶與相應的韌帶附著點進行綁定約束，韌帶包括前（后）交叉韌帶、髕韌帶、內側副韌帶、外側副韌帶。腳踝處采取固定約束，其他位置均不采取任何約束限制，完全依靠韌帶約束膝關節運動，在股骨頭處施加集中力載荷，載荷方向沿力線方向，人體單腳站立時，股骨頂端收到上半身對其的壓力為體重的62%，考慮單腳站立和雙腳站立兩種載荷工況，單腳站立時，集中力大小為403N，雙腳站立時，集中力大小為202N。
展開 基于ABAQUS自然膝關節步態下接觸力學仿真模型
軟件版本：ABAQUS2019
模型運動條件：膝關節屈曲運動
基于ABAQUS的人工膝關節置換假體位移控制接觸模型仿真
軟件版本：ABAQUS2019
模型運動條件：ISO14243-3-2014
膝關節的相關專題、標簽、搜索
膝關節的最新內容
通過ANSYS結構力學模塊計算后，結果清晰呈現：由于前蹄抬起，馬匹全身重量集中傳遞至后腿，后腿膝關節、踝關節等部位出現明顯的應力集中現象，最大應力值符合我們對生物結構承載能力的預判。
這個結果不僅能幫助大家理解“姿態與受力”的關聯，更能遷移到工程實踐中——比如機械結構中的懸臂梁、支撐部件等，如何通過姿態優化降低應力集中，提升結構可靠性。
運動控制強力升級，關節峰值扭矩至45N.m，新增內部走線，膝關節電機區域內搭載熱管輔助散熱系統，性能強勁提升30%，實現跳躍、伸懶腰、握手、前撲、蹲坐等豐富動作姿態。Go2采用ISS2.0智能伴隨系統，通過采用全新的無限矢量定位技術及控制技術，定位精度提升50%，遙控距離大于30米，結合優化的避障策略，能更好地適應復雜環境。APP智能交互，且可搭載更多高科技配置，助你用科技探索極限。
一般來說，膝上假腿比膝下假腿更復雜，最大的區別是膝關節。膝下假肢只需要小腿、腳踝和腳，而膝上假肢還需要功能正常的膝關節。如果沒有的話，佩戴者就很難四處走動。膝關節是行走機制的核心，因為其承受了人體的大部分重量并影響人體平衡。
觀眾驚嘆于它的擬人步態，卻鮮少有人注意到膝關節內那些閃著冷光的金屬構件——那是6系鋁合金經17道工序雕琢的承載結構，表面殘留著0.01mm級的刀具紋路，默默承載著每一次騰躍與落地。
當世界聚焦于機器人的“大腦進化”，真正的產業革命正在“筋骨”中發生。從每一克減重到每一微米精度，從72小時快反到百萬級量產——中國CNC正在重新定義機器人硬件的成本曲線。
在華投資多家生產型企業，以生產膝關節、髖關節、脊柱類外科手術工具及創傷類植入物類產品為主，產品遠銷美國、英國、法國、西班牙等國家。
該公司非常注重企業質量管理體系的建立，先后通過了ISO13485及JMGP的認證并完成了US FDA的注冊。在面向數字化轉型趨勢要求，該公司在2022年已實施上線海克斯康數字化質量平臺，實現制造過程質量的閉環管理。
圖：Simufact.Additive圖形用戶界面（前處理）
Simufact Additive典型案例
1） 膝關節3D打印仿真案例
圖：膝關節定制模型
通過Simufact Additive軟件，對膝關節產品的3D打印過程進行精確復現，可完美預測打印各個環節膝關節模型的各項參數指標。
（i）膝關節彎曲30°、45°、60°、90°和120°處的響應輸出信號。
圖6. 戶外交互式應用的示范。(a)實時安全監控和智能戶外救援系統示意圖。(b)意外摔倒時產生的電信號。(c)戶外救援系統的具體功能的照片。(d) TI-TENG無線音樂播放系統。(e)手指觸摸時的電信號輸出。
如果您有不銹鋼、合金鋼、鈦合金，鎳鈦合金等醫療設備配件或以下其他精密醫療器械零部件鏡面拋光方面的問題需要專業技術支持，可以參考上述案例：
精密醫療器械拋光
精密醫療設備配件拋光
醫療器械鏡面拋光
牙科醫療器械配件怎么拋光處理
齒科設備零部件鏡面拋光
醫療手術器械（如手術刀、止血鉗、剪刀等工具）去毛刺拋光；
人工假肢（如膝關節等鏡面拋光）
口腔器材(如義齒、牙托、牙齒矯正器材等
如果您有不銹鋼、合金鋼、鈦合金，鎳鈦合金等醫療設備配件或以下其他精密醫療器械零部件鏡面拋光方面的問題需要專業技術支持，可以參考上述案例：
精密醫療器械拋光
精密醫療設備配件拋光
醫療器械鏡面拋光
牙科醫療器械配件怎么拋光處理
齒科設備零部件鏡面拋光
醫療手術器械（如手術刀、止血鉗、剪刀等工具）去毛刺拋光；
人工假肢（如膝關節等鏡面拋光）
口腔器材(如義齒、牙托、牙齒矯正器材等
基于ABAQUS自然膝關節步態下接觸力學仿真模型
軟件版本：ABAQUS2019
模型運動條件：膝關節屈曲運動
