不同材料赋值属性下髋关节有限元分析.pdfVIP

医用生物力学第38卷第6期2023年12月

1186

S,Vol.38No.6,Dec.2023

JournalofMedicalBiomechanics

文章编号：1004-7220(2023)06-1186-06

不同材料赋值属性下髋关节有限元分析

郭苏童，丁育健，刘仪，钱正瑛，李明洋？

冯德宏，郭宇，王凌，

（1.南京医科大学附属无锡人民医院a骨科，b医学工程处，江苏无锡214023;2.北京中诺恒康生物科技有限公司，北京102299

摘要：目的探讨3种不同建模方式对髋关节有限元模型生物力学特性的影响，研究出更符合实际的髋关节的材

料属性赋值方法。方法对髋关节模型进行三维重建，分别采用皮-松质骨赋值法、均一赋值法和灰度赋值法完成

材料参数赋值，设定相同的边界条件和载荷，模拟单腿站立位状态下关节受力情况，对比3组模型的髋关节应力

和形变情况。结果3种不同建模方式下髋关节应力均集中于股骨颈内侧，皮-松质骨赋值法、均一赋值法、灰度值

赋值法模型vonMises应力峰值分别为11.04、3.91、4.25MPa。皮-松质骨赋值法模型最大形变位于股骨大粗隆上

部，髋白与股骨头处最大形变值为0.27mm。均一赋值法模型及灰度值赋值法模型最大形变位于髋白与股骨头

处，最大形变值分别为0.11、0.12mm。结论根据关节CT数据灰度值进行梯度赋值，使得髋关节模型材料属

性分布更接近骨骼真实的材料属性。

关键词：髋关节；皮-松质骨赋值法；均一赋值法；灰度值赋值法；有限元分析

中图分类号：R318.01文献标志码：A

D0I:10.16156/j.1004-7220.2023.06.020

FiniteElementeHipDifferentMaterial

Analysisonthewith

AssignmentProperties

GUOSutongla,FENGDehongla,LIUYila

GUOYula,WANGLingla,DINGYujianla,

QIANZhengyingl,LIMingyang?

(la.DepartmentofOrthopaedics,Ib.MedicalEngineeringDivision,WuxiPeoplesHospital,NanjingMedical

University,Wuxi214023,Jiangsu,China;2.BejingZhongnuoHengkangBiotechnologyCo.,Ltd.,Beijing

102299,China)

Abstract:ObjectiveToinvestigatetheeffectsofthreedifferentmodellingapproachesonbiomechanical

propertiesofthehipfiniteelementmodel,andtoinvestigateamorerealisticmethodforassigningmaterial

propertiestothehipjoint.MethodsThehipjointmodelwasreconstructedinthreedimensions,andthematerial

parameterswereassignedusingthecortialbone