目的和意义：膝关节是人体六大关节之一，也是下肢运动系统的主要承重关节。由于结构复杂，运动量大，其伤病率位居所有关节之首，包括由外因或内因导致的膝关节疼痛或功能障碍，而膝关节的病损则会严重影响患者的活动功能及生活质量。目前对膝关节疾病的诊断主要是依靠影像学手段，常规 X线平片、核磁共振成像扫描（Magnetic resonance imaging，MRI）图像及计算机断层扫描（Computerized tomography，CT）图像在客观准确的诊断膝关节疾病中各有其优缺点，但图谱上的二维平面图像仅仅只代表某一截面的解剖信息，难以说明人体的三维立体结构及生物力学性质。因此，了解膝关节的三维立体结构和生物力学性质和行为，有助于更好地理解膝关节各类损伤的转归及退行性病变的原因。　　构建膝关节三维有限元模型，首先是在三维软件中通过图像处理等重建膝关节的三维模型，然后再导入有限元分析软件中赋值及设定条件等建立膝关节三维有限元模型及进行生物力学分析。了解膝关节的生物力学特性，对正确建立各类膝关节伤病后的康复方案、进行各类膝关节矫形手术、设计及精确安置膝关节假体都具有重要意义。本研究应用活体右侧膝关节CT及MRI断层影像资料，通过计算机图像处理软件Mimics和有限元分析软件Ansys，拟建立一个能够在普通计算机上使用的膝关节三维有限元模型，同时进行初步生物力学分析，通过对膝关节的三维模型分析，为个性化膝关节假体设计及3D打印奠定基础。　　方法：　　1.选取1例健康年轻女性志愿者，对同一膝关节（右侧）行CT及MRI扫描，采集二维断层影像数据，利用比利时公司Materialise开发的交互式医学影像控制系统（Materialise’s Interactive Medical Image Control System，Mimics）10.01，通过二维图像数据导入、Hounsfield值选取，图像增强、图像分割、蒙板编辑、布尔运算及calculate3D等步骤构建膝关节的三维立体模型，将其导入美国ANSYS公司研制的通用有限元分析软件（Analysis system，Ansys）10.0中，通过定义单元类型、材料赋值、网格划分等建立膝关节三维有限元模型。　　2.利用Mimics软件FEA模块中网格重划（Remesh）功能，通过大量参数的尝试，优化Remesh参数设定。　　3.在 Ansys软件中，通过定义位移约束和压力载荷，模拟膝关节屈曲运动，从0°、30°、45°、60°和90°等不同角度进行生物力学分析。　　4.通过比较胫骨模型和胫骨半月板模型，从形态学上优化膝关节假体设计。　　结果：　　1.通过膝关节CT及MRI断层影像数据，首先在Mimics软件中成功建立了膝关节的三维模型，所获得的模型几何形态逼真、清晰、解剖标志明显。模型可任意组合，以不同颜色显示，能进行缩小、放大、移动和旋转。通过调节体渲染的参数或透光度的切换，可以清晰显示膝关节各结构的解剖位置关系。三维模型图像还能保存为多种格式，或者通过Capture movie录制进行动态视频显示。然后再将模型导入到Ansys中，成功建立了膝关节三维有限元模型，为进一步进行膝关节生物力学分析奠定基础。　　2.基于Mimics及Ansys软件，通过Remesh的参数优化，成功构建了能够在个人计算机上应用的膝关节三维有限元模型，该模型可以最真实保留膝关节几何形态且数据量小，能够在个人计算机上进行生物力学分析。　　3.模拟膝关节屈曲运动，对该模型生物力学分析显示膝关节在伸直位时主应力最小，提示在个性化膝关节假体设计时，其形态应以病人自身膝关节伸直位为参考依据。　　结论：　　1.利用膝关节CT及MRI扫描数据，通过Mimics软件分割提取股骨、胫骨、髌骨、腓骨、半月板，成功重建膝关节三维模型，其三维模型有助于理解膝关节各类损伤的转归及关节退行性病变的原因、解剖学研究和诊疗手术方案的设计及制定。　　2.通过Remesh的参数优化，将三维模型导入Ansys有限元分析软件，成功构建了能够在个人计算机上应用的膝关节三维有限元模型，该模型可以最真实保留膝关节几何形态且数据量小，能够在个人计算机上进行生物力学分析。　　3.从不同角度模拟膝关节屈曲运动，对该模型生物力学分析提示在个性化膝关节假体设计时，其形态应以病人自身膝关节伸直位为参考依据。为个性化膝关节假体设计及3D打印奠定基础。