膝关节有限元解剖模型的构建及其力学分析

目的通过多模态CT和MRI影像数据融合构建膝关节有限元解剖模型,并进行有限元分析和验证,为膝关节力学仿真研究提供可靠的有限元模型。方法采集正常膝关节CT和MRI影像数据,导入到Mimics软件中,构建膝关节骨骼、半月板、关节软骨、韧带等结构的三维模型。以外部标记为参照点进行模型配准,融合成膝关节整体模型。在Hypermesh软件中进行网格划分,构建膝关节有限元模型。通过解剖观察和测量对有限元模型进行解剖真实度评估,对其设置材料属性、建立边界条件和施加载荷,进行有限元分析,并验证。结果基于CT和MRI影像数据构建出包含骨骼、半月板、关节软骨、韧带等多种组织结构的膝关节有限元整体模型,模型保持了膝关节的解剖学特征,有限元分析结果与文献报道的结果一致,显示有限元模型可靠、有效。结论通过多模态CT和MRI影像数据融合可以构建符合解剖学特征的膝关节有限元整体模型,能为研究膝关节生物力学行为提供可靠、有效的有限元模型。