基于正向工程建模和CT灰度值赋予材料属性的人体股骨受力分析王爽杨宝军陈广新---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除------本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除------本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---摘要：按照股骨在站立位、膝关节先着地条件下进行分类，分析股骨在不同状态下的应力分布情况，并对股骨骨折的临床应用提供借鉴。利用MIMICS软件对志愿者股骨CT的DICOM数据进行三维重建模型，利用3-matic进行模型修复、光顺，利用有限元前处理软件SimLab进行有限元网格划分、并应用MIMICS基于股骨CT灰度值赋予材料属性，最后用ANSYSWorkbench结构静力学软件进行股骨应力模拟分析。计算结果表明股骨在站立位，应力主要集中在股骨的上中段，在膝关节着地时，股骨下段受力增大，且股踝间受力出现集中现象。计算结果说明不同受力状态下的股骨骨折的可能性。关键词：DICOM;CT灰度值;股骨;应力分布：TP319：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.010本文著录格式：王爽，杨宝军，陈广新，等.基于正向工程建模和CT灰度值赋予材料属性的人体股骨受力分析[J].软件，2019，40（4）：5155---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---【Abstract】：Accordingtotheclassificationoffemurinstandingpositionandkneejointlandingfirst，thestressdistributionoffemurindifferentstatesisanalyzed，andtheclinicalapplicationoffemoralfractureisprovidedforreference.MIMICSsoftwarewasusedtoreconstructtheDICOMdataofvolunteerfemoralCTaccuratelyinthreedimensions.3-maticsoftwarewasusedtorepairandsmooththemodel.SimLabsoftwarewasusedtodividethefiniteelementmesh，loadtheforce，andMIMICSwasusedtoassignmaterialattributesbasedonthegrayvalueoffemoralCT.Finally，ANSYSWORKBENCHstructuralstaticssoftwarewasusedtosimulateandanalyzethefemoralstress.Whenthefemurisstanding，thestressmainlyconcentratesontheupperandmiddlepartofthefemur.Whenthekneejointtouchestheground，theforceonthelowerpartofthefemurincreases，andtheforcebetweenthefemurandankleappearstobeconcentrated.Itshowsthatdifferentstressstatesdeterminethepossibilityoffemoralfracture.【Keywords】：DICOM;CTGrayValue;Femur;Stressdistribution0引言股骨是人體中最大的长管状骨，股骨骨折是骨科常见疾病，股骨通过股骨头与上方的髋臼相连，组成了人体全身最大且最稳定的关节，在股骨头的外下方是股骨颈，股骨颈的内部全部由松质骨组成[1]。近年来人股骨骨折的发病率日益增多，已经成为现代骨科常见疾病，股骨骨折方式有两种，一种是股骨近端骨折，股骨近端骨折又可以分为股骨头骨折、股骨颈骨折、粗隆间骨折等等几种;另一种是股骨干骨折[2]。建模与仿真是研究骨骼生物力学的重要手段，在探索骨骼发病机理和完善治疗方案中发挥重要的作用。一些学者应用逆向工程方法，采用皮质骨、松质骨分开建模，以各向同性方式分别给皮质骨、松质骨赋予材---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---料属性。这种建模和赋予材料属性方法存在很多缺点，如模型信息丢失较多，效率低下，计算结果可能会与真实情况相差较多，还有一部分学者采用局部分析法，只分析股骨近端，这种研究不够全面。本实验研究基于正向工程方式，利用比利时Materialise公司的MIMICS21.0软件对人体股骨DICOM数据进行三维重建和基于灰度值方法赋予模型材料属性，应用解剖学CAD软件3-matic13.0进行模型表面光顺等处理，应用美国Altair公司的SimLab2017软件对模型进行有限元分析前处理，应用美国ANSYS公司的ANSYS18.0进行结构静力学仿真计算，通过两种不同受力状态分析，探讨股骨骨折与受力的因果关系。1对象和方法对象：选取男性健康志愿者1名，42岁，身高170cm，应用CT检查排除病变、损伤等情况，受试者知情同意并签署知情同意书，得到医院医学伦理学委员会批准。...