基于术后髋骨CT数据重建个性化骨肌多体动力学模型及步态仿真

Musculoskeletal multi-body dynamic simulation on patient-specific hip bone after surgery and gait simulation

二维码有效期 120s

摘要背景:髋骨体内受力复杂,需要更高效、准确的方法进行有限元分析.目的:构建与患者术后髋骨相对应的个性化骨肌多体动力学模型并进行步态仿真,探究患者术后髋骨的生物力学行为.方法:根据患者术后髋骨CT数据,在MIMICS中进行三维重建,在Geomagic Studio完成实体化和位置匹配并在 Hypermesh 中网格化.利用 AnyBody 软件建立患者个性化骨肌多体动力学模型,模拟正常人平地行走时的动作,导出髋骨在整个运动过程中受到的肌肉力、关节力和关节力矩,将导出的数据作为有限元分析的边界条件,在软件Abauqus上计算步态过程中髋骨受到的应力、应变的大小及其集中部位.结果与结论:①关节力在2.1 s时,髋关节3个方向关节力的最大值分别为600,2000,100 N;②髂骨关节几乎只有在Y方向受力,最大值为1000 N;③髋关节所受最大应力在30%步态周期处约为12 MPa,最大相对位移为0.5 mm;④结果表明,患者术后髋骨所受应力较大的部位主要集中在骶髂关节附近、髋臼后上方、髂骨中央、耻骨上方,术后髋骨所受应力较正常髋骨偏大,患者在康复过程中应注意活动强度.