骨代谢是一个复杂的过程,从出生到骨发育停止,一直进行着骨的生长和塑建,骨成熟以后又不断进行着骨重建。力学因素参与了整个过程,通过骨吸收与骨形成的相互作用来调整骨的形状、大小及有机组成,使得骨骼结构能够适应不断变化的力学环境。骨形成和骨吸收两者之间的转换紊乱或异常会引起骨疾病,比如骨质疏松症、骨畸形等等,为了对这些疾病的预防和治疗手段有更好的理解和提供一定的理论依据,有限元技术得到了广泛的应用。因此,进行骨重建及横截面生长过程的数值模拟有着重要的学术意义和应用价值。本课题在骨再造理论的基础上,结合骨生长生理调控机制,选择Wistar鼠股骨近端作为研究对象,进行了骨重建的仿真分析,并根据股骨所承受载荷与时间的关系,模拟出整个生长期中骨干横截面的直径变化。使用Micro-CT扫描股骨近端,获取断层图像数据,利用MIMICS软件进行图像数据处理,构造出均匀的面网格模型,导入有限元软件ANSYS建立出有限元模型,然后利用CT值与骨密度、弹性模量之间的关系式,得到接近真实的材料属性,赋予到有限元模型的每个单元中。使用APDL语言编制程序实现骨重建算法,为了更加接近骨生理机理,考虑了骨细胞与反应细胞之间的相互影响,经过迭代计算得到三维股骨近端表面密度分布。另外,假设骨干横截面的初始外形,根据载荷与时间之间关系图进行有限元分析,计算出一个时间增量后骨横截面中每个单元的力学激励,利用力学激励与骨重建率和吸收率之间的关系,计算出横截面新的外形,循环以上过程,直到预定时间停止迭代,可以模拟出骨干横截面的生长过程。本文还研究了骨再造率系数、参考激励值等参数对骨再造的影响。结果表明以上参数取得合适的数值后,股骨头受压面的密度比较大,载荷由股骨头传递到内侧的皮质骨,骨干表面区域的骨质较密,表现为皮质骨,在骨干中间区域出现骨髓腔,骨密度趋近于零,与实际生理结构较吻合。对骨外膜与骨内膜的初始直径大小进行设置,最后结果表明在生长期内骨干骨外膜和骨内膜直径明显增大,表现出骨外膜向外扩展和骨内膜扩展后吸收。