基于ANSYS多种步态下半月板应力分布的研究

摘要

骨骼作为人体内部坚硬器官，起到支持、保护身体和运动的功能。膝关节因其所处环境、自身结构以及功能要求使其最易罹患各类疾病和损伤。半月板作为一种填充在股骨与胫骨关节间隙内的纤维软骨，对膝关节的正常运动起到重要作用，由于其自身供血差的特点，破裂损伤后愈合能力差。而半月板的损伤将会造成病人关节疼痛、失稳以及载荷传递紊乱，最终导致骨关节炎的过早发生。
　　本文基于CT图像建立了正常的膝关节有限元模型，利用该模型研究了不同载荷条件下膝关节的生物力学特性，有助于人们了解关节的真实运动，分析了在这一过程中膝关节半月板的受力和形变情况，对发现关节及半月板损伤的机制，正确指导膝关节半月板相关疾病的预防和治疗等都具有指导意义。
　　在三维建模方面，本文描述了基于CT图像进行组织器官的三维几何建模的基本流程，建立了包括股骨、胫骨、半月板及关节软骨的三维几何模型。它们的外形特征与实际临床解剖情况相吻合，很好的描述了这些部位的解剖结构特点。
　　在有限元分析方面，本论文使用有限元分析软件ANSYS，利用建立的膝关节三维模型模拟了不同力学载荷情况下，膝关节内半月板受到应力及自身形变位移情况。这可以为了解半月板损伤的力学机理、临床治疗及假体设计提供帮助。

目录

声明

摘要

第一章、引言

1．1 研究背景

1．2 中外研究现状

1．3 本课题研究的主要内容、创新点及意义

1．3．1 本课题研究的主要内容

1．3．2 本课题的创新点

1．3．3 本课题的研究意义

第二章 有限元法在膝关节生物力学研究中的应用

2．1 膝关节结构介绍

2．2 膝关节生物力学特性

2．3 有限元法的应用

2．3．1 有限元分析的基本原理

2．3．2 膝关节有限元模拟

第三章、膝关节有限元模型

3．1 建立有限元模型

3．1．1 基于CT技术的应用

3．1．2 有限元单元网格划分

3．2 设定材料参数及单元属性

3．3 设置荷载及边界条件

3．3．1 设置荷载

3．3．2 边界条件

第四章 膝关节有限元计算分析

4．1 有限元计算假定

4．2 有限元计算内容

4．2．1 状态1——荷载为400N

4．2．2 状态2——荷载为700N

4．2．3 状态3——荷载为1000N

4．2．4 状态4——荷载为1300N

4．2．5 状态5——荷载为1600N

4．2．6 不同情况下膝关节各组成部位中应力和位移对比分析

第五章 总结与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表(完成)论文和参加科研情况

致谢