目前人工膝关节置换手术中使用的大多数假体，是根据膝关节医学解剖所获得的几何外型尺寸，以及假体的手术后稳定性与运动特性进行设计的。因此，膝关节骨几何学与形态学的研究，是假体设计工作的基础内容。测量截骨前后膝关节股骨远端、胫骨近端的形态学数据，是设计出符合亚洲人群膝关节的解剖型人工假体的一个重要方向。本论文利用数字化和CT扫描技术，对正常膝关节截骨前后股骨远端、胫骨近端各特征参数，进行了测量和研究，建立了膝关节数字模型数据库，探讨了各参数相互关系，以及归一化标准化了膝关节数据，并以此为设计依据，结合良好的假体设计理念和方法，设计出适合的膝关节假体。首先利用CT扫描及三维重建技术，获得膝关节股骨和胫骨三维模型及形态学数据，分析了膝关节的解剖形态，为制作膝关节假体提供了一定的数据依据。通过对正常膝关节进行CT扫描，应用Mimics10.01进行膝关节三维重建，定位、模拟截骨胫骨近端，测量股骨远端、胫骨近端各参数，结果用统计软件IBM SPSS Statistics19.0统计学分析处理，最终建立了膝关节数字模型数据库，探索了膝关节各特征参数的相互关系，为膝关节假体设计提供了形态学数据。基于骨形态学的研究，考虑膝关节的运动学特性，膝关节的主要特征参数，影响人工关节置换术的关键因素，以及良好的假体设计理念和方法，使用Pro-e进行膝关节假体结构设计，完成了股骨组件、胫骨平台组件及胫骨平台衬垫的结构设计。基于上述假体结构设计的结果，应用ANSYS Workbench14.0对膝关节假体结构模型进行仿真静力学分析，分析不同屈膝角度下的假体模型应力应变情况，并完成假体结构的优化，并且探索出假体设计的一种良好方法。