如何有效治疗股骨颈骨折以及改善骨折受伤治疗后出现的股骨头坏死的情况是当代骨科学者研究的热点。反求技术与3D打印技术的结合是生物医学领域重要的应用研究方向,尤其在人体骨骼损伤治疗方面具有十分广阔的应用前景。本文采用匹配对齐的算法修复骨折的股骨,根据反求工程的原理将修复后的股骨与下肢其他骨骼进行表面修复与重建,针对修复后的骨骼模型进行了静力学与动力学数值模拟研究,具体的研究工作如下:(1)基于下肢骨骼的CT数据,采用中值滤波算法、拉普拉斯算法进行滤波处理和锐化处理,并在医学软件Mimics中得到了骨骼三维模型。基于骨骼的三维模型,采用匹配对齐算法修复骨折股骨至正常股骨的状态,利用反求工程的原理重建了包括修复后股骨在内的下肢所有骨骼的三维模型,在Geomagic studio平台对下肢骨骼进行逆向修复处理,得到了较完善的下肢骨骼模型,为静力学和动力学的分析奠定基础。(2)针对修复后得到的模型,基于ANSYS静力学分析仿真环境,设置材料后、划分网格后求解得到了重建的骨骼模型的应变、应力的变化曲线,并与临床结果进行了对比。结果表明模型在特定载荷下的变形与应力场与临床情况相符,验证了模型的正确性。(3)将正常人在行走过程中髋关节、膝关节和踝关节的角度变化数据作为参考数据,建立下肢骨骼的动力学模型,利用ADAMS仿真平台,研究了下肢骨骼各关节的力矩变化规律,并与人体正常行走时的实际数据进行了对比。结果表明,修复后骨骼模型的动力学参数与实际行走参数相符,证实该模型可以满足正常的行走要求。(4)采用3D打印技术中光固化成型的方法,以光敏树脂为材料,制造出修复前后的骨折股骨模型以及修复后的胫骨模型。模型可为医生直观的诊断病情、治疗损伤骨骼、制定术前方案提供理论支撑。