基于醫(yī)學圖像的兒童股骨生長數(shù)值分析.pdf

1、骨應力生長仿真是一個多學科交叉研究領域，它涉及骨科相關知識，固體力學分析及有限元方法技術。研究軟骨內(nèi)骨化對骨生長過程中涉及的與軟骨相關的疾病具有重要的應用價值，然而國內(nèi)外考慮力學因素對骨生長過程影響的研究還不成熟。
　　本課題通過描述軟骨內(nèi)骨化及新骨重建的醫(yī)學現(xiàn)象，驗證軟骨骨化程序的正確性以及載荷施加方式的合理性，課題研究的成果可以作為力學分析因素對骨骼疾病影響的參考依據(jù)。本文將墨爾本皇家兒童醫(yī)院提供的CT掃描圖像進行處理，得到能

2、在ABAQUS里進行操作的二維及三維近端股骨模型，然后參考相關應力公式，運用有限元方法模擬了骨生長過程。在股骨頭5個區(qū)域上施加間歇性載荷，計算每個單元的成熟指標值，通過與臨界成熟指標值的比較，判斷單元是否轉化為新骨組織，計算值一旦大于臨界值，該單元軟骨轉化為新骨，新骨區(qū)域將通過更新骨密度和材料的彈性模量完成骨重建，否則單元仍保持軟骨材料屬性。模擬的軟骨內(nèi)化骨及骨重建過程與參考文獻及醫(yī)學掃描圖像得到的結果比較一致。二維股骨模型模擬結果顯示

3、骨化從遠端開始逐漸向骨骺擴展，股骨頭中心出現(xiàn)次級骨化中心并圍繞此中心擴展，骨沉積作用使外圍骨干密度值達到最大，骨吸收使骨干深層密度值最小。三維股骨模型生長板骨化結果顯示邊緣骨化比較明顯，逐漸向深層延伸。結果最終驗證了子程序用于描述不規(guī)則模型骨化的合理性，對模型處理方法的可行性。
　　本文的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在研究方法上。本文采用臨床圖像獲得的近端股骨模型，模型具有實際的材料屬性，采用間歇性的施載方式，三維模型的載荷數(shù)據(jù)來源于實驗測量，整