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1、基于中国可视人数据集构建髋关节应力分析三维有限元模型陈光兴1，杨柳1，李恺2，王文斌1，杨滨1，张焱1，何锐1，王志军3，余宾宁3，姜哲3（第三军医大学：1西南医院关节外科中心；2基础医学部人体解剖学教研室，重庆市数字医学研究所，重庆400038；3重庆大学土木工程学院，重庆400030）摘要：目的基于中国可视化人体数据集准确构建包括髋关节骨、软骨及盂唇完整结构的三维有限元应力分析模型。方法利用中国可视化人体数据库高分辨率磨片图像，采用轮廓提取法，在AutoCAD工作平台及Solidworks软件辅助下，通过实体加减法建立髋臼骨、软骨、盂唇和股骨头骨、软骨的三维
2、实体模型，并导入ABAQUS分析系统中作为装配的模型部件，设定材料属性后进行网格化，获得三维有限元模型组件。将髋臼骨、软骨、盂唇和股骨头骨、软骨部件分别组装，定义股骨近端相对髋臼屈髋5°、外旋20°，以股骨头中心施加垂直向上应力400N，分析验证其软骨部位的应力分布。结果采用实体加减法获得的组件在ABAQUS分析系统中装配准确，骨、软骨和盂唇连接界面未出现影响应力分析的间隙或实体重叠，网格化过程顺利。获得的软骨及盂唇接触区域的应力分布、软骨应力集中区域与传统研究方法结果相近。结论利用中国可视化人体数据库磨片能准确构建包括髋关节完整结构的三维有限元应力分析模型，同
3、时避免了其它构建方法无盂唇结构的缺陷。关键词：髋；三维有限元；可视化人体；生物力学中图法分类号：文献标识码：AConstructionofathree-dimensionalfiniteelementhipmodelbasedonChinesevisiblehumandatasetforbiomechanicsCHENGuang-xing1,YANGLiu1,LIKai2,WANGWeng-bing1,YANGBin1,ZHANYan1,HERui1,WANGZhi-jun3,YUBing-nin,3JIANZhe3(1CenterforJointSurgery
4、,SouthwestHospital,Chongqing400038;2DepartmentofAnatomy,CollegeofMedicine,Chongqing400038,ThirdMilitaryMedicalUniversity;3CollegeofCivilEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400030,China)Abstract:ObjectiveToconstructathree-dimensional(3-D)finiteelementhipmodelincludingacetabularbo
5、ne,cartilage,labrumandbone,cartilageoffemoralheadbasedonChinesevisiblehumandatasetforbiomechanics.MethodsTheimagesofhipdatasetinChinesevisiblehuman(CVH)wereobtainedforconstructionofhipbiomechanicalmodel.Ahipmodelincludingacetabularbone,cartilage,labrumandbone,cartilageoffemoralheadwa
6、sconstructedwithAutoCADandSolidworkssoftwarebyusingtheseimages.ThehipmodelwasimportedintoABAQUSanalysissystemformeshingofthehipjointcontactsurface,andthenloadingtest(400N)wasperformedat5°hipflexionand20°externalrotation.Thecontactpressuredistributiononthecartilageandlabrumwasobserved
7、.ResultsTheconstructed3-Dhipmodelreflectedtherealhipanatomy.Theconstructed3-Dfiniteelementhipmodelreflectedbiomechanicalbehaviorsimilartotheresultsfrompreviousresearches.ConclusionThehipdatasetofCVHcanbeusedforaccurate3-Dreconstruction.Theconstructionofthe3-Dfiniteelementhipmodelcana
8、voidsomedisa
