股骨有限元模型構建及鈍力性損傷研究

汪浩+陳彩鳳+仲梁維

摘 要：對股骨進行多層螺旋CT掃描，利用Mimics軟件將CT醫學影像數據轉化為有效的股骨有限元模型。將模型在Workbench顯示動力學Ls-Dyna模塊中進行網格劃分、材料賦值及其它前處理，用碰撞物以不同的速度對其正面不同位置進行模擬打擊，得到股骨被撞擊結果，從而為不同股骨骨折受傷源頭提供依據。實驗結果表明，碰撞物的速度不同、被撞擊的位置不同，骨折發生時間和位置也不一樣。

關鍵詞：股骨有限元；CT掃描；顯示動力學

DOIDOI：10.11907/rjdk.171231

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）007-0137-03

0 引言

鈍力性損傷主要包括運動的制傷物作用于相對靜止的人體和運動的人體撞擊靜止的物體，同類型鈍力性損傷程度和形態是推斷暴力來源和致傷特征分析的主要依據。隨著計算機技術的發展，有限元方法和CT掃描技術結合應用在生物工程學上，以解決一些人體損傷的問題[1]。利用軟件建立和人體類似的三維模型，用鈍性物體以不同的速度對人體不同位置進行撞擊，分析應力、應變、位移、速度、加速度等應力響應參數變化，為鈍力性損傷鑒定提供依據[2]。本文擬用鋼管以不同的速度撞擊股骨的不同位置，得到股骨在不同條件下各時間點的應力、應變和位移情況，為相關問題研究提供參考。

1 有限元模型創建及研究

1.1 有限元模型創建

利用CT機及AW圖像后處理工作站對尸體股骨頭上方至膝關節處進行掃描，將掃描得到的數據導入Mimics中，利用閾值分割工具將股骨和股骨中段的軟組織提取出來，然后使用蒙罩編輯和區域增長等工具分離出股骨和軟組織，之后用填充工具將空洞填充和修補，將提取出來的蒙罩三維重建，得到股骨及其中段軟組織的三維模型。……