骨杨氏模量对踝关节外侧生物力学有限元分析的影响

摘要

有限元分析(FEA)是生物力学中的一个有力工具。有限元建模中生物组织的力学性能主要来自实验数据，实验数据变化较大，有时不确定。本研究的目的是研究杨氏模量对足踝有限元模型计算的影响。通过计算机模拟和体外实验研究了骨增量杨氏模量对计算模拟应力和应变结果的影响。以离体人体足和踝关节标本为基础，建立了精确的三维有限元模型。杨氏模量分为平均分7.3、14.6、21.9、29.2四个等级。胫骨和腓骨近端完全限制在6度自由，踝关节通过跟骨负重倒置10°和20°。6具尸体足踝标本加载与有限元模型相同，在腓骨远端两个位置测量应变。杨氏模量的分配对骨应力的影响较小。随着杨氏模量的增加，骨应变呈线性减小。 Young’s modulus of 29.2 GPa was advisable to get the satisfactory surface strain results. In the future study, more ideal model should be constructed to represent the nonlinearity, anisotropy and inhomogeneity, as the same time to provide reasonable outputs of the interested parameters.

应用仿生学和生物力学

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