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人体足主要骨-韧带结构三维有限元模型的建立及分析

杨云峰  俞光荣  牛文鑫  周家钤  陈雁西  黄四平  王明鑫  程黎明  丁祖泉  
【摘要】:目的:建立正常人体足主要骨-韧带结构的三维有限元模型,为足部生物力学研究提供数字平台。材料和方法:获取正常青壮年男性的左足螺旋CT扫描图像,应用逆向工程原理,通过处理序列螺旋CT图片建立足部骨结构的三维几何模型,并对其进行有限元网格划分。足部关节软骨、韧带、肌腱和足底软组织通过解剖和文献数据模拟。同时,对7具新鲜尸体标本足作生物力学测试,分析计算有限元模型及生物力学测试中足部骨骼的应力、位移变化情况。结果:建立了包括170426个节点、118342个单元的关节、骨、软骨、韧带和足底软组织在内的正常人体左足骨骼及韧带结构的三维有限元模型,较客观地反映了人体足的解剖结构和力学特性。与新鲜尸体标本的生物力学测试结果比较,位移变化有相同趋势。结论:运用逆向工程原理可有效构建人体足的三维几何模型,在此基础上基于解剖和离体标本实验结果构建其生物力学有限元模型,可用于足部生物力学变化规律的可视化分析。

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