髖關(guān)節(jié)骨肌系統(tǒng)三維動(dòng)態(tài)有限元分析及其生物力學(xué)意義.pdf

1、目的：隨著老齡化社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，股骨頸骨折越來越成為人們關(guān)注的對(duì)象。為了預(yù)防股骨頸骨折，本課題研究在動(dòng)態(tài)下，人體髖部的骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)的生物力學(xué)機(jī)制。 方法：選定研究對(duì)象，CT掃描L2至股骨下端，制作Dicom格式的數(shù)據(jù)。利用MIMICS建模軟件進(jìn)行處理，建立髖關(guān)節(jié)的骨骼三維有限元模型．選擇31個(gè)MARK點(diǎn)，通過三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)對(duì)該研究對(duì)象進(jìn)行空間動(dòng)作捕捉，保存步行、下蹲站立、上下臺(tái)階、側(cè)方上下臺(tái)階、弓箭步、側(cè)方弓箭步、單腿站立

2、、單腿蹲站等運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)采集動(dòng)態(tài)下股直肌與股二頭肌的肌電。運(yùn)用LifeMOD軟件建立動(dòng)力學(xué)模型，處理并分析動(dòng)作數(shù)據(jù)，得到關(guān)節(jié)力、肌肉力等動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。用MATLAB軟件編寫LifeMOD與ANSYS的兩空間可相互轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系的程序。將LifeMOD計(jì)算出的不同工況下肌肉力與關(guān)節(jié)力模擬成ANSYS空間所認(rèn)可的向量。在ANSYS平臺(tái)上，加載與髖關(guān)節(jié)相關(guān)的6組肌力和關(guān)節(jié)力，分析多種動(dòng)態(tài)動(dòng)作中不同時(shí)相的即時(shí)工況，研究髖關(guān)節(jié)股骨頸骨肌系統(tǒng)的生物力

3、學(xué)性質(zhì)。 結(jié)果：建立符合實(shí)際骨骼材質(zhì)分布的髖關(guān)節(jié)有限元模型；利用三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)獲取8種動(dòng)作的人體運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)；在LifeMOD平臺(tái)上仿真出人體關(guān)節(jié)力、肌肉力與接觸力，并與肌電驗(yàn)證；編寫了有限元模型與多剛體動(dòng)力學(xué)模型的空間轉(zhuǎn)換程序，建立兩者空間坐標(biāo)系的接口；將關(guān)節(jié)力、肌肉力轉(zhuǎn)換為有限元模型認(rèn)可的向量，模擬出股骨在動(dòng)態(tài)力學(xué)環(huán)境的生物力學(xué)狀況。得出步態(tài)、下蹲—站立、單腿站立三種動(dòng)作五種工況的股骨頸有限元受力狀況。 結(jié)論：本研