人工全髋关节置换术(Total Hip Arthroplasty，THA)是恢复患者劳动机能的重要外科手术。成功的置换手术能使患者得以新生，恢复患者的行走功能。衡量人工关节置换是否成功的标志是假体的存活时间，一般情况下，成功的人工关节置换术可以使假体存活10-20年，而影响假体存活、衡量假体是否存活的重要依据就是看人工关节是否能够正常受力，整个关节的应力变化能否保持在一个合理的正常范围之内。本课题以股骨头置换假体(髋关节置换)为研究对象，对全髋关节置换系统进行生物力学分析，研究的成果将有利于了解人工关节假体系统的力学特性，并对整个课题下一步的存活周期研究提供理论依据。本文的主要工作是对股骨进行高精度的三维重建，然后建立股骨的有限元模型，对其进行受力分析。其中在三维重建之前，本文使用改进的层间插值算法对图片进行插值，提高了三维重建的准确性，使得图像的质量以及视觉效果均有较大改进。论文的主要工作包括：1.鉴于断层图像层间插值是医学图像三维重建的一个关键环节，它直接影响人体组织器官三维重建结果的准确性，为克服传统医学图像层间插值方法边界模糊和效率低下等缺陷，提出了一种基于相关性的医学图像层间插值方法。该方法充分利用人体断层扫描数据中体素的相关性和组织相关性，采用不同的方式对不同类别的点进行插值，并对其进行错误校验。实验结果表明，该算法在插值图像精度以及计算时间上比现有的同类插值算法有了很大的改善，能有效地应用于三维重建。2.为研究全髋关节置换术后假体松动的问题，本论文通过DICOM格式的股骨医学图片建立三维模型，并且通过对模型的面网格划分、体网格划分以及材料属性的添加，建立了人体股骨的三维有限元仿真模型。此模型可以帮助医生在手术后对关节组织进行多角度的分析与研究，为下一步对模型进行受力分析，以及判断假体的使用寿命都提供的很大的便捷。3.为研究全髋关节置换术后假体的使用寿命，本文对建立好的有限元模型进行力学分析。模拟人体缓慢行走这一步态，分别在三个方向上对股骨头以及假体施加应力，获取各模型的应力分布云图。比较人工关节置换前后股骨的应力的变化，最终建立股骨的力学模型。