运动相关髌腱炎发病的生物力学机制OA

背景:髌腱炎可表现为组织超负荷且未完全恢复而导致愈合失败的肌腱退化。髌腱炎是跳高运动的易发病,其发病机制尚未明确。目的:通过具有精确人体解剖结构的有限元模型探究跳高起跳技术动作中髌腱的应力应变关系,为预防髌腱炎与康复提供思路。方法:基于1名受试者(22岁,身高183 cm,体质量70 kg)包括膝、踝的下肢CT与MRI影像数据,采用医学影像软件、逆向工程软件和建模软件重建下肢三维有限元模型。通过步态测试系统采集8名受试者起跳腿的足底压力,并使用运动捕捉系统采集跳高起跳技术动作,将捕捉数据导入人体运动生物力学软件进行分析,获得运动学和动力学数据作为下肢三维有限元模型的边界条件,进行有限元仿真分析。结果与结论:在受试者起跳时髌腱承受的力达到自身体质量的3.29倍。在起跳阶段,髌腱的范式等效应力、应变、剪切应力峰值分别为127.76 MPa、0.81、37.69 MPa,处于应力-应变曲线的非线性区域,峰值分布于髌腱近端后部。结果提示,跳高运动起跳时髌腱承受自身3.29倍体质量的载荷引起的高髌腱力、应变和剪切应力与诱发髌腱炎相关。