随着计算机科学技术的迅猛发展,基于生物学机理的骨折愈合过程仿真成为了计算机仿真技术在医疗领域的一大重要应用。医学、生物力学、计算机科学与机械工程的结合,使得人类可以通过这种方式对骨折愈合的机理有更深入的了解并对骨折愈合过程进行预测,为骨折的临床治疗及相关固定器和医疗设备的设计提供依据。骨折愈合是长期复杂的组织修复过程,受多种因素影响。本文针对骨折固定的力学条件和组织内的氧气水平,建立骨折愈合动态过程的仿真模型来描述二期骨折愈合中力学稳定性、组织内氧气水平和组织分化之间的关系。与以往仿真模型不同的是,本文以三维模型为研究对象,通过有限元法求解力刺激,建立偏微分方程求解组织内氧气的时空变化,将力和氧气作为主要输入采用模糊控制的方法描述组织分化过程,模拟了骨折愈合过程中的骨折初期、膜内骨化、软骨生成、软骨钙化骨化等阶段,并不断更新组织材料属性,完成迭代过程。其次,在Eclipse环境下自主研发一套骨折愈合动态过程仿真程序,并将仿真结果与相关实验数据和其他骨折愈合仿真模型所得数据进行对比分析,验证了本文仿真程序的可行性。最后,本文仿真了组织内常氧、低氧、高氧环境下、两种不同轴向稳定性下的鼠横向骨折愈合过程,分析了不同组织氧水平以及不同骨间稳定性对骨折愈合的影响。模型预测了在组织低氧或骨间不稳定时均会出现骨愈合延迟或不愈合,在组织常氧环境下正常愈合,而在组织高氧环境下骨折愈合加快,证实了氧气和骨间稳定性都是影响骨折愈合的重要因素。