基于MRI的人体指骨间关节三维有限元模型的建立及生物力学分析

目的利用人指骨间关节的磁共振成像（MRI）数据,建立正常人指骨间关节三维非线性有限元模型,并对指骨间关节的生物力学变化进行初步探讨。方法利用MRI对健康男性左手扫描,分别得到横切面与纵切面的层厚为1.5mm的不间断连续横断位与矢状位MRI图像。将图像导出并刻录存盘为DICOM格式文件。并利用Mimics10.0软件,建立基于MRI图像数据的指骨间关节三维模型。然后使用Geomagic Studio8软件对模型进一步处理,包括光顺与打磨,存成IGES格式的三维几何模型。最后将模型导入ANSYS11.0软件进行网格划分和力学分析。结果本文基于医学图像建立了与解剖结构非常接近的手指骨间关节三维有限元模型,分析了指骨间关节的受力情况,并对各种数据进行初步研究,为进一步指骨间关节的研究奠定基础。结论①根据MRI图像数据建立的三维模型,比CT扫描数据建立的模型更接近于真实解剖结构;②根据MRI图像建立的三维有限元模型为静力模型,能很好地分析指骨间关节的应力情况;③为进一步进行指骨间关节生物力学分析提供了方法与平台。