研究人体膝关节解剖结构和生物力学特性对于了解骨折发生机制、制定出手术规划、术后康复和假体设计等具有重要作用,本文拟采用有.限元法研究人体膝关节的生物力学特性。本文的主要工作就是基于Mimics建立膝关节三维有限元模型,通过有限元仿真,研究膝关节各个部分在不同载荷下的应力应变情况。具体内容包括以下几个方面：(1)通过滤波平滑处理、图像分割、图像的配准和融合对301医院提供的CT图像进行预处理,采用MC算法对膝关节组织进行等值面提取,构造了其三角形面网格模型；(2)完成了301医院患者膝关节三维有限元模型的建立,在Mimics中进行编辑蒙板、阈值分割和区域增长等方法重建了其膝关节几何模型,模型包括了胫骨、股骨和髌骨；并利用材料赋值方法对模型的骨密质、骨松质和骨髓赋予不同的材料属性；(3)通过建立的三维有限元模型,计算和分析股骨在正常步态周期下的动力学分析和模态分析,讨论了载荷对股骨应力分布的影响。分析结果表明,在股骨头附近1/3处和股骨干中下段的1/3处有应力集中现象；最大位移发生在股骨头附近1/3处,这和301医院临床患者的CT情况一致；(4)模拟了70Kg的成人在人体日常生活条件下,胫骨关节的仿真计算和膝关节弯曲0-90。时髌骨受力情况。可以看出在胫骨平台下端2/3出现了应力集中现象；内外侧都有向下的塌陷,且外侧相对于内侧更加明显；当外载荷大于3倍体重时,胫骨就会很容易发生骨折；在髌骨下极约束后,在载荷作用下,下极有应力集中现象,此处是发生骨折的部位,这些情况和临床实际情况也相吻合；综上所述,本文建立了全膝关节的模型,对其骨性部分加载进行有限元分析。通过和其他学者研究的数据、临床情况进行了比对,证实了模型的准确性和有效性。同时本文的研究成果为假体置换提供了可靠的参考数据；也为进一步研究膝关节生物力学特性提供一定的参考依据；对于了解日常活动对膝关节的影响也有着重要的意义；对于膝关节置换和临床应用也有重要的学术意义和市场价值。