健康人体正常站立位完整股骨生物力学的有限元分析

建立完整的正常人股骨三维有限元模型,并应用于正常站立位生物力学分析。基于序列CT断层扫描图像,应用逆向工程原理,用自编图像处理程序从图像提取点云,并在逆向工程软件和有限元分析软件中建立有限元模型。其中将模型中材料考虑为连续、均质、各向同性的线弹性材料,将皮质骨和松质骨材料参数综合等效为弹性模量12 GPa,泊松比是0.3。模拟正常双足站立,股骨头上表面受到垂直向下的分力为500 N,执行计算。结果成功建立了有限元模型,最大位移发生在股骨头,最大应力发生在股骨体中下段,为14.2 MPa,股骨颈局部拉应力较大。验证了股骨骨折多发于股骨体中下段的理论;并证明了老年人多发股骨颈骨折,并且骨折难愈合的事实,从生物力学角度说明股骨颈骨折后应避免活动。