膝關節(jié)是人體所有關節(jié)中,構造最為復雜的關節(jié),是維持人體運動最重要的生理結構。由于膝關節(jié)的運動復雜且運動量大,所以膝關節(jié)的傷病率遠大于人體中的其他關節(jié)。建立符合實際的三維膝關節(jié)有限元模型,能夠準確地了解膝關節(jié)的生物力學性質和損傷機理,對預防膝關節(jié)疾病、運動損傷以及個性化膝關節(jié)假體設計具有重要意義。但動態(tài)模擬膝關節(jié)運動的研究較少,本文利用醫(yī)學影像處理軟件Mimics和有限元分析軟件Abaqus,構建了自然膝關節(jié)和人工膝關節(jié)三維有限元模型,并通過兩種有限元模型動態(tài)模擬膝關節(jié)的屈曲和步態(tài)運動,研究分析膝關節(jié)在屈曲和步態(tài)運動下,脛-股關節(jié)的生物力學特性和關節(jié)間的相對運動。具體工作內容如下:（1）本文基于志愿者的膝關節(jié)CT掃描數(shù)據(jù),再利用Mimics、HyperMesh和Abaqus軟件,構建出包含髕骨、股骨、脛骨、關節(jié)軟骨、半月板和主要韌帶在內的完整自然膝關節(jié)有限元模型。再以自然膝關節(jié)模型為基礎,根據(jù)全膝關節(jié)置換術的規(guī)范要求,將膝關節(jié)假體組件安裝在膝關節(jié)對應的位置,進而建立出人工膝關節(jié)三維有限元模型。并通過與其他研究學者的實驗和有限元模型結果進行對比,證實本研究模型的有效性。（2）對自然膝關節(jié)有... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 自然膝關節(jié)模型研究進展
        1.2.2 人工膝關節(jié)模型研究進展
    1.3 本論文的主要工作
第二章 人體膝關節(jié)解剖學
    2.1 骨組織的解剖結構和功能
    2.2 軟組織的解剖結構和功能
        2.2.1 關節(jié)軟骨
        2.2.2 半月板
        2.2.3 膝關節(jié)韌帶
    2.3 膝關節(jié)的生物力學特性
    2.4 膝關節(jié)的三維運動
第三章 膝關節(jié)有限元模型的構建
    3.1 自然膝關節(jié)的有限元建模
        3.1.1 膝關節(jié)幾何模型的建立和網(wǎng)格劃分
        3.1.2 膝關節(jié)有限元模型的建立
    3.2 人工膝關節(jié)的有限元建模
        3.2.1 人工膝關節(jié)假體的幾何模型
        3.2.2 膝關節(jié)假體的網(wǎng)格劃分以及TKA有限元模型的建立
    3.3 本章小結
第四章 膝關節(jié)運動的有限元分析
    4.1 模型的驗證
    4.2 自然膝關節(jié)的有限元模擬及分析
        4.2.1 屈膝0°-60°的模擬分析
        4.2.2 步態(tài)模擬分析
    4.3 人工膝關節(jié)的有限元模擬及分析
        4.3.1 屈膝0°-60°的模擬分析
        4.3.2 步態(tài)模擬分析
    4.4 討論與分析
    4.5 本章小結
第五章 全文總結與展望
    5.1 本文工作
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：2944650