踝关节对于人体实现正常生理机能十分重要,全踝关节置换术能够改善末期踝关节炎患者的踝关节稳定性与活动度,短期和中期疗效明显,然而因为术后并发症较多,假体松动等原因,踝关节置换术的长期疗效并不理想。骨重建理论认为,骨骼的形态和材料会根据所处力学环境的改变发生对应的变化,越来越多的学者利用有限元工具对骨骼长期重建过程进行数值模拟。目前,踝关节骨重建的数值模拟十分有限,假体失效原因不明确。利用有限元工具和骨重建理论,模拟踝关节假体植入后的长期重建过程,有助于对踝关节假体置换的长期疗效作出预测与评估。本文基于骨重建理论,建立了踝关节植入假体后的重建公式,设计了基于APDL语言的骨重建仿真程序。基于医学影像数据,建立并验证了完整人体足踝的三维数值模型,在ANSYS软件中模拟了INBONE假体植入踝关节后的骨重建过程,分别讨论了假体形态和材料对于重建结果的影响,并单独模拟了骨质疏松患者植入踝关节假体后的重建过程。研究发现,长期重建结束后,假体下方的骨骼发生应力遮蔽现象,假体周围的骨密度减小,总质量降低,胫骨组件出现沉降,可能引起组件松动。骨重建过程不会改变骨骼松质骨和皮质骨的组成比例,骨吸收主要发生在松质骨区间,且松质骨区间弹性模量与密度的关系式对于重建结果有显著影响,而皮质骨弹性模量与密度的关系式对重建结果影响不大。适度缩短胫骨柄的长度,能够有效缓解假体植入后的骨质量丢失现象,减小假体弹性模量对于改善骨丢失的作用不大。骨质疏松患者植入假体后骨吸收十分严重,骨质量丢失的速度更快,骨丢失质量值也更大,假体失效和骨骼骨折的风险偏高,因此建议骨质疏松患者在进行踝关节置换前,进行全面的术前评估,谨慎选择治疗方式。本文建立并验证了人体足踝的三维数值模型,对踝关节置换术后踝关节的长期骨重建效果做出了数值模拟,分析了假体松动原因,探讨假体形态与弹性模量对骨重建结果的影响,研究了骨质疏松患者骨重建行为,产生的有效结论为改进踝关节假体设计,合理选择踝关节炎治疗方案提供了有效依据,为踝关节相关的数值模拟研究提供了方法。