TrueGrid膝盖关节仿真：人体膝关节有限元模型运动应力预测案例

一、研究背景

骨关节炎（OA）是软骨退化的疾病，是美国残疾的主要原因之一。运动分析实验结合膝盖关节有限元分析可用于识别维持膝关节骨软骨加载在安全水平的运动，适用于高风险膝OA患者或手术后康复患者。

二、研究目标

开发详细的人体膝盖关节有限元模型，通过修改开源膝盖关节几何模型，预测运动过程中（步态 stance phase）的骨软骨组织应力和应变，为运动处方优化提供量化依据。

三、TrueGrid网格划分

采用TrueGrid生成高质量六面体网格：骨性结构（股骨、胫骨、腓骨）采用八节点六面体单元，关节接触区域网格加密；软骨和半月板采用合适的网格密度捕捉应力梯度；韧带采用杆单元或薄膜单元。

四、步态加载仿真

基于运动捕捉数据施加动态边界条件，主要输出包括接触压力分布、接触面积、主Green-Lagrange应变分布。与已发表的体内研究和有限元分析结果对比验证。

五、结论

膝盖关节有限元模型能够预测运动过程中的组织应力应变，为识别安全运动水平提供了量化工具。