FEM Analysis of the Human Knee Joint: A Review

در سال‌های اخیر، تحقیقات علمی متعددی نقش آناتومیکی، بیومکانیکی و عملکردی ساختارهای درگیر در مفصل زانو انسان را مورد مطالعه قرار داده‌اند. روش المان محدود (FEM) به عنوان یک ابزار جالب برای مطالعه و شبیه سازی بیوسیستم ها دیده شده است. به طور گسترده ای برای تجزیه و تحلیل مفصل زانو و انواع مختلف بیماری های زانو و روش های توانبخشی مانند استئوتومی تیبیال بالا (HTO) استفاده شده است. این کار مروری بر تجزیه و تحلیل FEM مفصل زانو انسان و جراحی زانو HTO ارائه می‌کند و در مورد اینکه چقدر این ابزار محاسباتی برای این نوع کاربردهای پزشکی کافی است، بحث می‌کند. از این رو، مطالعات مختلف مربوط به مفصل زانو بر اساس تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) بررسی شده و مروری بر مطالعات بالینی و بیومکانیکی در بهینه سازی زاویه اصلاح جراحی زانو پس از عمل ارائه شده است.

In recent years, numerous scientific investigations have studied the anatomical, biomechanical and functional role of structures involved in the human knee joint. The Finite Element Method (FEM) has been seen as an interesting tool to study and simulate biosystems. It has been extensively used to analyse the knee joint and various types of knee diseases and rehabilitation procedures such as the High Tibial Osteotomy (HTO). This work presents a review on FEM analysis of the human knee joint and HTO knee surgery, and discusses how adequate this computational tool is for this type of biomedical applications. Hence, various studies addressing the knee joint based on Finite Element Analysis (FEA) are reviewed, and an overview of clinical and biomechanical studies on the optimization of the correction angle of the postoperative knee surgery is provided.