Establishment and comparative analysis of femoral biomechanical equivalent model

人体股骨处于较为复杂的力学环境中，日常承受运动、载荷等力学负荷及体液环境变化等多因素的共同作用。在股骨的体外测试案例（例如股骨远端骨折测试）中，载荷条件的变化通常会明显影响整体结构的力学性能，然而目前还没有针对股骨体外力学性能测试的系统评价标准。由此，本文建立了在四种不同载荷环境下基于计算机断层扫描（CT）构建的人体股骨模型（模型A～模型D），以及两种载荷环境相同的人工合成股骨模型（有限元模型和实验模型）。其中，对于人体股骨模型，为使模型A更接近人体所处真实力学环境，设置为对其施加髋关节接触力和全肌肉力，模型B设置为对其施加髋关节接触力和外展肌力，模型C则仅施加髋关节接触力，而模型D设置为施加等效合力；对于人工合成股骨模型，有限元模型和实验模型均设置为施加等效合力（与模型D相同）。通过对比发现，模型D在股骨头位移、股骨应力应变规律方面与模型A相似，可作为体外测试等效模型。然后，本文进一步对比了有限元模型和实验模型，得到同样的力学响应规律，等效模型有效性得到验证。综上，期望通过本文研究结果，可为后期建立系统性、层次性的髋关节假体/植入物临床前评价体系提供参考。.