4、踝骨及关节
踝关节是由胫、腓骨下端的关节面与距骨滑车构成，故又名距骨小腿关节。胫骨的下关节面及内、外踝关节面共同作成的“冂”形的关节窝，容纳距骨滑车（关节头），由于滑车关节面前宽后窄，当足背屈时，较宽的前部进入窝内，关节稳定；但在跖屈时，如走下坡路时滑车较窄的后部进入窝内，踝关节松动且能作侧方运动，此时踝关节容易发生扭伤，其中以内翻损伤最多见，因为外踝比内踝长而低，可阻止距骨过度外翻。
4.1人体踝关节三维有限元模型建立
问题描述：
踝关节作为人体下肢的主要关节，是一个铰链关节，主要功能为负重，由内、外踝和距骨为界构成的一个三面的踝穴组成。由于踝关节所处力学环境及其功能要求使得踝关节成为最易遭受损伤的关节之一。因此建立踝关节完整、损伤以及重建修复下等各种踝关节三维有限元模型以便进行生物力学行为分析很有必要。
主要结果：
踝关节完好、踝关节损伤以及踝关节修复等各种情况下的三维有限元分析模型。
4.2人踝关节外侧韧带损伤的生物力学分析
问题描述：
踝关节韧带损伤在临床上十分常见，发生率在关节韧带损伤中居第一位，其数量约占整个运动损伤的25%，其中内翻扭伤导致踝关节外侧副韧带的损伤又约占踝关节韧带损伤的85%。因此掌握人踝关节外侧韧带损伤的生物力学行为来指导损伤后临床治疗至关重要。
主要结果：
踝关节外侧韧带损伤三维有限元分析模型及生物力学特性。
4.3不同术式踝关节融合三维有限元模拟
问题描述：
在人工踝关节置换术尚未成熟的情况下，踝关节融合术仍是终末期骨关节炎治疗的“金标准”。尽管踝关节融合手术已发展成为较为成熟的一种治疗手段，但文献报道仍有不愈合率在5%~37%，相对于外固定架、髓内钉等其他固定术式，加压螺钉固定因其较高的融合率以及更少的并发症一直被认为是首先的融合术式。为了进一步研究各种融合术式生物机制以及更好的指导临床手术，对不同术式踝关节融合进行数字仿真很有必要。
主要结果：
各类术式踝关节融合的三维有限元分析模型；不同融合术式下踝关节的生物力学特性。
5.1安装不同假体的膝关节受力分析
问题描述：
膝关节是人体最大、最重要和结构最复杂的关节之一，人工膝关节置换是治疗膝关节疾病最有效的方法。而三维有限元法是先进而有效的生物力学分析方法，利用该方法从生物力学角度分析膝关节置换后的应力分布情况对探讨全膝关节置换有这重要意义。对膝关节假体的设计以及膝关节置换手术的研究均有积极的指导意义。
主要结果：
膝关节股骨、胫骨、软骨、半月板的应力、位移分布，假体应力、接触压力分布等等。
5.2髋部接骨板建模与模拟
问题描述：
利用三维建模软件对髋部接骨板、钛钉等器械和工具进行建模，并对手术过程进行模拟。
主要结果：
接骨板、钛钉等医疗器械三维模型，手术流程动画等等。
5.3双侧股骨头有限元分析
问题描述：
股骨联接髋关节和膝关节，是人体最大的骨头，是人体正常运动不可或缺的支撑和活动单元。运用有限元技术可以得到以下实用信息：股骨力学性能研究，股骨应力分析，预测股骨骨折发生的危险度及其好发部位，指导股骨骨折固定物的设计和改进，手术评价与术式选择。
主要结果：
股骨应力、应变、位移分布等结果，股骨相关医疗器械力学性能等等。
5.4人工颞下颌关节重建髁突缺损的生物力学研究
问题描述：
对髁突高位切除后的人工颞下颌关节进行设计和手术方式进行生物力学研究，对开发新假体、指导手术都有指导价值。
主要结果：
下颌应力、位移分布等结果。
5.5股骨骨折固定有限元分析
问题描述：
股骨骨折是临床上最常见骨折之一，股骨是人体最长、最大的骨骼，且是下肢主要负重骨之一，如果治疗不当，将引起下肢畸形及功能障碍。而有限元技术可以作为有效的工具辅助股骨骨折的力学分析，为手术方式和医疗器械的选取和使用提供技术支持。
主要结果：
股骨、骨折面的位移、应力分布等结果。
5.6骨骼有限元精确建模及骨水泥断裂和疲劳损伤研究
问题描述：
利用模型重建、逆向工程、三维建模软件进行人体骨骼的精确建模，为后期的模拟做好预备工作，另外骨水泥作为一种用于骨科手术的医用材料，在骨科领域起着至关重要的作用，利用有限元技术可以对其使用强度和使用寿命进行有效的分析。
主要结果：
人体各部分骨骼实体模型，骨水泥力学性能分析结果。
5.7肌肉的三维有限模型的建立及分析
问题描述：
人体的生物力学是骨、关节、韧带、肌肉和肌腱的机械力学作用的复杂组合，人体的任何动作都依赖于这些结构，尤其是肌肉、肌腱和骨骼等基本组成结构的生物力学作用的发挥。当涉及人体结构复杂机理研究的时候，如足部和手部等，它们的骨骼、关节数目较多，是一个复合性的机械结构，在建模时要同时考虑到骨骼、韧带及肌腱在生物力学中的作用，肌肉等软组织结构的建模就不能忽略，此时的建模和分析难度大大加深，但却更加接近真实情况。
主要结果：
韧带、关节、肌肉和肌腱模型，以及它们的力学性能和受力情形。
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针对骨学、关节外科、普外科、囗腔科等提供医学力学有限元分析仿真、培训、临床手术模拟分析等；
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服务对象：各省市、自治区从事运动生物力学、生物医学工程、基础医学、临床医学、囗腔力学、骨骼力学的教学、研究与应用的教师、科研工作者、各级教练员等方面的相关人员；国内各重点大学、科研院所相关研究领域的博士、硕士相关研究生和学者等。
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