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      得益于電腦技術(shù)的高速發(fā)展，目前個(gè)人電腦已可在Windows操作系統(tǒng)下完成骨骼三維重建，并進(jìn)行有限元分析。進(jìn)行骨骼有限元分析的重要條件之一是確定骨骼內(nèi)不同部位的材料屬性，既往的骨骼有限元研究多認(rèn)為構(gòu)成骨骼的材料呈均勻分布，將骨骼簡(jiǎn)單區(qū)分成密質(zhì)骨和松質(zhì)骨，分別賦予彈性模量和泊松比等材料屬性后進(jìn)行有限元分析。由于骨骼是由多種材料構(gòu)成的復(fù)合體，這些材料各具不同力學(xué)特性，呈異質(zhì)性分布，并具有明顯個(gè)體差異，因而作者認(rèn)為，簡(jiǎn)單地將骨骼區(qū)分成密質(zhì)骨和松質(zhì)骨兩種成分進(jìn)行有限元分析，其結(jié)果與真實(shí)相異。亦有學(xué)者將股骨材料屬性分為10種，據(jù)此進(jìn)行有限元分析。如何合理賦骨骼材料屬性進(jìn)行有限元分析，迄今仍無相關(guān)報(bào)道。作者利用醫(yī)學(xué)三維重建軟件Mimics根據(jù)灰度值確定材料屬性的功能，對(duì)12側(cè)新鮮股骨上段標(biāo)本進(jìn)行三維重建后賦予2種(密質(zhì)骨及松質(zhì)骨)及10, 20, 50, 100, 200, 400種材料屬性，進(jìn)行有限元分析，旨在探討合理的賦材料屬性數(shù)量，以期為相關(guān)骨骼三維重建研究提供參考。根據(jù)灰度值進(jìn)行計(jì)算表觀密度和彈性模量研究表明，骨骼表觀密度p與C具有近似的線性關(guān)系，骨骼材料特性與骨骼表觀密度存在冪指數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，骨骼是一種各向異性的生物材料，但其各向異性彈性常數(shù)太多，故一般簡(jiǎn)化為正交各向異性，同時(shí)由于骨骼各向異性較弱，故尚可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為各向同性。  
      據(jù)此，Mimics根據(jù)骨骼不同區(qū)域的灰度值以及經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)區(qū)域的密度，并在此基礎(chǔ)上賦予彈性模量及泊松比等力學(xué)材料屬性，很好地解決了為模型分配材料屬性的問題，可以進(jìn)行Ansys求解。綜合上述，將骨骼從無限分解成為有限的單元進(jìn)行力學(xué)求解，體現(xiàn)出有限元分析的本質(zhì)特征。
      單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)目、賦材料屬性數(shù)量有限元分析的精確度也與單元網(wǎng)格的劃分密切相關(guān)，單元的個(gè)數(shù)越多，網(wǎng)格越密，模型網(wǎng)格質(zhì)量也越高，所得結(jié)果也越接近真實(shí);同理，賦予骨骼材料屬性數(shù)量越多，其分布就越接近真實(shí)骨骼。但無限制地細(xì)分單元和材料屬性，使運(yùn)算量以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量增多，徒然耗費(fèi)時(shí)間及人力，因而合理地劃分材料屬性數(shù)量以減少運(yùn)算量、縮短運(yùn)算時(shí)間是進(jìn)行有限元分析的重要前提。Mimics最大能將材料等分成400種，探討合理的賦材料屬性數(shù)量為本試驗(yàn)主要目的。
      試驗(yàn)結(jié)果分析本試驗(yàn)所有標(biāo)本均成功進(jìn)行了三維重建、體網(wǎng)格劃分、賦材料屬性以及有限元力學(xué)分析。力學(xué)數(shù)值的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理結(jié)果顯示：①標(biāo)本1，5，6，7，9，10的對(duì)照組與各試驗(yàn)組比較P < 0.05，標(biāo)本2，3，4，8，11，12的對(duì)照組與試驗(yàn)組比較P>0.05。傳統(tǒng)方法把骨骼簡(jiǎn)化成密質(zhì)骨及松質(zhì)骨，并認(rèn)為二者內(nèi)部材料分布以及力學(xué)屬性是均一的，與真實(shí)情況相去甚遠(yuǎn)，事實(shí)上密質(zhì)骨、松質(zhì)骨也是由不同生物材料構(gòu)成的復(fù)合體，這些材料各具不同的灰度值、表觀密度值及力學(xué)屬性，賦予三維模型材料屬性越多，與真實(shí)情況就越接近。在賦材料屬性方而，將骨骼等分成不同數(shù)量級(jí)的方法優(yōu)于傳統(tǒng)。本試驗(yàn)對(duì)照組和各試驗(yàn)組結(jié)果有異同之處，并非完全否定賦材料屬性方法，可以把骨骼材料看成是密質(zhì)骨和松質(zhì)骨兩種材料進(jìn)行有限元分析以簡(jiǎn)化計(jì)算及統(tǒng)計(jì)量。應(yīng)該看到，傳統(tǒng)方法難以滿足個(gè)性化的骨骼有限元分析的要求，骨骼的密度在不同個(gè)體可以有較大差異，傳統(tǒng)方法對(duì)此差異無能為力，而將骨骼等分成不同數(shù)量級(jí)，根據(jù)灰度值進(jìn)行賦材料屬性則較好地解決了這個(gè)問題。②試驗(yàn)組組別之間比較各P>0.89，賦予骨骼10種材料屬性即可滿足有限元分析的需求，而無需更細(xì)分以至加大運(yùn)算量及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量。

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