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手是由骨、關節(jié)、韌帶、肌肉和肌腱組成的，發(fā)揮手的任何功能都必須依賴于這些結構共同而復雜的配合來完成。只有深入地探索和研究其生物力學原理及各種疾病的發(fā)生、發(fā)展原理，手外科的整體理論深度和治療水平才有可能得到進一步展，從而更好地應用于臨床。本研究探索在個人計算機平臺上依據活體圖像結合解剖資料，構建腕關節(jié)三維有限元分析模型的可行性及其應用價值。
本研究主要包括骨和軟骨組織三維有限元的研究。從掃描圖像中可以很清楚得到骨與軟骨的輪廓分界，人工自由選擇比較合適的單位擬定為軟骨數據，其余部分擬定為骨骼數據，測量掃描圖像中軟骨輪廓，并參考文獻中軟骨厚度的數據，設置軟骨層厚度為將掃描得到的圖像以格式刻盤，導入到三維醫(yī)學圖像建模軟件，根據骨與軟骨輪廓分界將骨與軟骨分割，然后建立實體三維模型，并以格式導出。并再次導入到軟件中，對模型進行網格化，并對網格化后的模型進行網格優(yōu)化，獲得不包括軟骨及其附屬韌帶等的完整腕部骨骼有限元模型，并在此模型中根據軟骨層厚度進行手繪各軟骨面，同時記錄各骨模型的單元位置及單元編號，用于其后的材料屬性的賦值，以及接觸分析中接觸對的定義。最終得到完整的腕關節(jié)整體三維有限元模型，包括近端尺橈骨、腕骨、掌骨、近節(jié)指骨及各軟骨面。
模型的材料屬性，生物組織屬于各向異性的非線性體，而且腕部結構復雜，影響因素眾多。本研究著重討論靜態(tài)載荷下的腕舟骨的受力情況(主要為舟、月骨與橈骨接觸面的接觸應力分布情況)，同時參考文獻方法，模型中僅考慮了骨與軟骨材料，以減少計算量。
將模型中的橈骨和尺骨近端在個方向完全約束，對近節(jié)指骨各施加軸向共455H的壓力載荷。為了更好地模擬腕管載荷傳遞情況，本模型將相鄰腕骨、橈骨與尺骨、橈骨與腕骨、尺骨與腕骨、腕骨與掌骨各關節(jié)處的軟骨單元設置為接觸單元。根據解剖實驗數據得到載荷作用下各骨周圍可能與之接觸的骨骼分布情況，設置各軟骨接觸對。考慮軟骨之間的摩擦系數較小，且關節(jié)中的組織滑液有減小摩擦的作用，因此本研究沒有考慮摩擦因素的影響。
建立了包括橈，尺骨遠端，腕骨，掌骨，近端指骨，各關節(jié)軟骨面，三角纖維軟骨復合體等結構的三維有限元模型，成功模擬了掌骨受軸向壓力情況，并得到各腕骨應力分布圖。尤其真實有效模擬軸向壓力加載下舟狀骨應力分布最為集中地分布于腰部，這明確解釋了臨床工作中舟狀骨骨折多見于腰部，并且有效驗證了本模型的真實性及有效性。
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