中文摘要：

关节炎是一种很常见的骨科疾病，其中膝关节炎患者占大多数。目前治疗关节炎最有效的手段就是进行人工关节置换，然而由于对膝关节的力学性态认识上的不足，医学界在膝关节手术上存在很多分歧，如韧带损伤的治疗方案，假体的选择及摆放角度、手术中髌骨的处理等。人工膝关节置换术20年的翻修率高达15~20%左右，因此降低假体翻修率、优化假体设计等问题已变得十分重要和突出。本项目的目的是对膝关节的力学性态进行数值模拟，并为假体置换手术提供理论依据和优化方案。主要研究内容有建立基于解剖学的真实膝关节（包括韧带、半月版、髌骨）的三维有限元接触模型；结合限元接触分析、刚柔体动力学仿真分析、参数化有限元建模方法，对膝关节运动及手术的力学性态进行数值模拟，研究膝关节以及韧带、半月版、髌骨等运动、损伤的力学机理，进而分析各种手术处理方法的优劣；优化膝关节置换手术，包括假体的选择以及摆放角度、后交叉韧带以及髌骨的处理等。

结论摘要：

关节炎是一种很常见的骨科疾病，其中膝关节炎患者占大多数。目前治疗关节炎最有效的手段就是进行人工关节置换，然而由于对膝关节的力学性态认识上的不足，医学界在膝关节手术上存在很多分歧，如韧带损伤的治疗方案，假体的选择及摆放角度、手术中髌骨的处理等。人工膝关节置换术20年的翻修率高达15~20%左右，因此降低假体翻修率、优化假体设计等问题已变得十分重要和突出。本项目的目的是对膝关节的力学性态进行数值模拟，并为假体置换手术提供理论依据和优化方案。主要研究内容有建立基于解剖学的真实膝关节（包括韧带、半月版、髌骨）的三维有限元接触模型；结合限元接触分析、刚柔体动力学仿真分析、参数化有限元建模方法，对膝关节运动及手术的力学性态进行数值模拟，研究膝关节以及韧带、半月版、髌骨等运动、损伤的力学机理，进而分析各种手术处理方法的优劣；优化膝关节置换手术，包括假体的选择以及摆放角度、后交叉韧带以及髌骨的处理等。