膝关节在屈曲和步态运动下胫—股关节生物力学的有限元分析

发布时间：2020-12-29 00:30

　　膝关节是人体所有关节中,构造最为复杂的关节,是维持人体运动最重要的生理结构。由于膝关节的运动复杂且运动量大,所以膝关节的伤病率远大于人体中的其他关节。建立符合实际的三维膝关节有限元模型,能够准确地了解膝关节的生物力学性质和损伤机理,对预防膝关节疾病、运动损伤以及个性化膝关节假体设计具有重要意义。但动态模拟膝关节运动的研究较少,本文利用医学影像处理软件Mimics和有限元分析软件Abaqus,构建了自然膝关节和人工膝关节三维有限元模型,并通过两种有限元模型动态模拟膝关节的屈曲和步态运动,研究分析膝关节在屈曲和步态运动下,胫-股关节的生物力学特性和关节间的相对运动。具体工作内容如下:（1）本文基于志愿者的膝关节CT扫描数据,再利用Mimics、HyperMesh和Abaqus软件,构建出包含髌骨、股骨、胫骨、关节软骨、半月板和主要韧带在内的完整自然膝关节有限元模型。再以自然膝关节模型为基础,根据全膝关节置换术的规范要求,将膝关节假体组件安装在膝关节对应的位置,进而建立出人工膝关节三维有限元模型。并通过与其他研究学者的实验和有限元模型结果进行对比,证实本研究模型的有效性。（2）对自然膝关节有... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 自然膝关节模型研究进展
        1.2.2 人工膝关节模型研究进展
    1.3 本论文的主要工作
第二章 人体膝关节解剖学
    2.1 骨组织的解剖结构和功能
    2.2 软组织的解剖结构和功能
        2.2.1 关节软骨
        2.2.2 半月板
        2.2.3 膝关节韧带
    2.3 膝关节的生物力学特性
    2.4 膝关节的三维运动
第三章 膝关节有限元模型的构建
    3.1 自然膝关节的有限元建模
        3.1.1 膝关节几何模型的建立和网格划分
        3.1.2 膝关节有限元模型的建立
    3.2 人工膝关节的有限元建模
        3.2.1 人工膝关节假体的几何模型
        3.2.2 膝关节假体的网格划分以及TKA有限元模型的建立
    3.3 本章小结
第四章 膝关节运动的有限元分析
    4.1 模型的验证
    4.2 自然膝关节的有限元模拟及分析
        4.2.1 屈膝0°-60°的模拟分析
        4.2.2 步态模拟分析
    4.3 人工膝关节的有限元模拟及分析
        4.3.1 屈膝0°-60°的模拟分析
        4.3.2 步态模拟分析
    4.4 讨论与分析
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 本文工作
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：2944650