膝關(guān)節(jié)是人體內(nèi)最復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一,由于其在幾何形狀上的不規(guī)則性和組成物質(zhì)的非均勻性,以及用人體做力學(xué)試驗的不可行性,采用數(shù)字仿真以及建立有限元模型來代替人體膝關(guān)節(jié)研究就成為我們對人體認識的一種有效手段,在膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究中日益受到重視。本文的主要任務(wù)是對左腿單獨站立的人體模型的右膝關(guān)節(jié)彎曲過程進行模擬仿真,得出彎曲過程ACL、PCL、MCL和LCL四條韌帶的受力,并建立脛骨的有限元模型,進而導(dǎo)入有限元軟件進行相關(guān)的應(yīng)力學(xué)分析研究。在數(shù)字仿真方面,采用目前生物力學(xué)領(lǐng)域最前沿、最成熟的數(shù)字仿真軟件LifeMOD,建立以本人為實驗者的生物力學(xué)模型。由于本文只對膝關(guān)節(jié)做研究,所以只需建立右腿模型即可,并完善股骨髁和髕骨部分,就得到完整的右膝關(guān)節(jié)模型。導(dǎo)入之前采集好的“bend model.slf”文件,驅(qū)使模型運動,最終通過后處理得出四條韌帶的受力曲線圖。在三維幾何建模方面,本文著重探討了基于1mm層厚的CT醫(yī)學(xué)圖像,進行膝關(guān)節(jié)三維幾何建模的整套流程。整個過程中采用了CT影響技術(shù)、圖像處理技術(shù)、反向工程技術(shù),利用醫(yī)學(xué)重建軟件Mimics、表面處理軟件Geomagic和實體建模軟件ProE,建立... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

膝關(guān)節(jié)骨性結(jié)構(gòu)

圖 3-1 膝關(guān)節(jié)骨性結(jié)構(gòu) 圖 3-2 膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)骨下端：股骨下端向兩側(cè)和后方膨大，分別形成股骨內(nèi)側(cè)髁下方為髁關(guān)節(jié)面，其前方相互連結(jié)并形成一淺凹，稱髕面。股骨外側(cè)髁易于扣及，其外側(cè)面略偏后方的圓形隆起，即外側(cè)髁明顯，在其稍后方，也可觸及圓形的內(nèi)上髁。骨上端：脛骨上端膨大，向兩側(cè)突出成脛骨的內(nèi)側(cè)髁外側(cè)髁脛骨平臺。在脛骨內(nèi)、外側(cè)髁關(guān)節(jié)面之間，各有一骨性節(jié)的前、后方各有平坦的小區(qū)域，分別為前、后交叉韌帶的一微凹的關(guān)節(jié)面，并被覆于其上面的半月板而加深，脛骨股骨內(nèi)、外側(cè)髁的關(guān)節(jié)面相對應(yīng)，使膝關(guān)節(jié)得以在矢狀面?zhèn)让劰顷P(guān)節(jié)面的特征性凹陷結(jié)構(gòu)又使得外側(cè)脛股關(guān)節(jié)面并膝關(guān)節(jié)在水平面上有一定的旋轉(zhuǎn)運動。脛骨上端的骨骺距

髕骨：髕骨為人體最大的籽骨，略呈三角形，前后扁平。髕骨后縱行的骨嵴，將其分為內(nèi)、外兩部，與股骨的髕面相對應(yīng)。髕骨健的一個支點，能加強股四頭肌的伸膝力量，尤其是伸膝至 150顯。因此當髕骨骨折時，不可輕易將其切除。韌帶（圖 3-3）：膝關(guān)節(jié)的韌帶有囊外及囊內(nèi)兩部分，囊外的韌帶、脛側(cè)副韌帶、髕韌帶、髕支持帶及腘斜韌帶等，囊內(nèi)的韌帶帶。前交叉韌帶起自股骨外側(cè)髁的內(nèi)側(cè)面，斜向前下方，止于脛部和內(nèi)、外側(cè)半月板的前角；后交叉韌帶起自股骨內(nèi)側(cè)髁的外側(cè)，止于脛骨髁間隆起的后部和外側(cè)半月板的后角。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]有限單元法在骨科生物力學(xué)中的應(yīng)用[D]. 張美超.第一軍醫(yī)大學(xué) 2002

碩士論文
[1]膝關(guān)節(jié)力學(xué)性態(tài)的動力學(xué)模擬[D]. 周定國.大連理工大學(xué) 2006
[2]基于ANSYS軟件的橋架結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析[D]. 宿艷彩.西南交通大學(xué) 2006
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本文編號：3102992