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第一章 骨肌系统概论3

第一节 骨肌系统解剖学4

一、骨4

二、肌肉8

三、骨连结15

第二节 骨学概论23

一、骨结构23

二、密质骨25

三、松质骨25

四、骨的细胞成分26

五、骨的化学成分27

六、骨的发育和生长27

七、骨重建理论29

第三节 骨肌系统生物力学基本理论30

一、骨肌生物力学基本概念30

二、骨肌系统本构关系33

三、骨肌建模仿真基本原理39

第二章 建模仿真常用软件及其力学原理47

第一节 影像学图像获取48

一、CT与Micro-CT成像原理48

二、MRI与Micro-MRI成像原理51

三、建模仿真用图的图像采集52

第二节 基于医学图像的骨肌系统三维建模54

一、建模简介54

二、图像预处理55

三、三维模型重建56

四、常用软件介绍及实例57

第三节 基于CAD的骨肌系统精细化处理方法74

一、医学数字化建模综述74

二、Geomagic介绍75

三、SolidWorks介绍79

四、Rapidform介绍83

第四节 骨的材料属性测试技术与方法87

一、骨力学测试的影响因素88

二、拉压测试法89

三、弯曲测试法96

四、扭转、纯剪切测试法99

五、超声测试技术102

六、微观力学特性测试技术104

第五节 有限元分析方法及常用软件介绍107

一、骨肌生物力学常用有限元软件简介108

二、HyperMesh软件简介109

三、ANSYS软件简介127

四、ABAQUS软件简介133

五、AnyBody软件简介141

第三章 头部生物力学建模与仿真153

第一节 头颈动力学模型154

一、头部冲击碰撞损伤的生物力学建模仿真154

视频3-1-1颅内组织几何模型的建立157

视频3-1-2前处理——模型的导入和几何清理159

视频3-1-3前处理——划分二维网格162

视频3-1-4前处理——生成三维网格164

视频3-1-5前处理——设置约束165

视频3-1-6前处理——建立材料模型和单元属性168

视频3-1-7前处理——初始条件设定和接触设定171

视频3-1-8前处理——求解和计算输出设定及K文件的导出172

视频3-1-9求解准备——求解器设定173

视频3-1-10后处理175

二、头-全颈椎骨肌系统建模仿真177

视频3-1-11网格划分拓扑结构193

视频3-1-12多刚体建模197

第二节 眼球损伤生物力学模型199

一、有限元显式动力学介绍199

视频3-2-1 ANSYS基本操作202

二、眼球损伤的生物力学仿真206

视频3-2-2几何建模206

视频3-2-3材料属性A211

视频3-2-4材料属性B212

视频3-2-5材料添加212

视频3-2-6 ANSYS网格划分215

视频3-2-7载荷约束217

视频3-2-8结果查看223

第三节 口腔生物力学建模仿真230

一、口腔生物力学简介230

二、口腔组织的基本形态和力学特性231

三、正畸矫治算例235

视频3-3-1口腔正畸算例241

第四节 基于Micro-CT的骨微观力学模型242

一、基于Micro-CT影像的骨微观模型243

二、网格划分方法244

三、材料赋予方法244

第四章 脊柱生物力学建模与仿真249

第一节 颈椎生物力学模型250

一、人工椎间盘置换术建模与仿真250

二、动态颈椎假体建模与仿真266

视频4-1-1椎体的处理268

视频4-1-2间盘的处理268

视频4-1-3韧带的处理268

视频4-14小关节软骨的处理268

视频4-1-5对照模型的组装加载及后处理270

视频4-1-6人工椎间盘置换模型及后处理271

第二节 腰椎生物力学模型275

一、椎弓根钉拔出过程建模与仿真275

视频4-2-1 CATIA椎弓根钉模型276

视频4-2-2装配277

视频4-2-3布尔运算279

视频4-2-4网格划分279

视频4-2-5导入求解器及加载运算279

二、腰椎运动康复过程建模与仿真285

视频4-2-6 MIMICS功能介绍285

视频4-2-7 Mask编辑285

视频4-2-8接触部分处理和3D计算生成287

视频4-2-9 L2编辑3D修改287

视频4-2-10导出模型stl格式287

视频4-2-11多边形阶段曲面优化288

视频4-2-12曲面造型288

视频4-2-13椎间盘网格290

视频4-2-14绘制纤维环290

视频4-2-15材料属性分配和导出inp文件291

视频4-2-16韧带绘制291

视频4-2-17韧带材料291

视频4-2-18模态分析算例297

第五章 下肢生物力学建模与仿真307

第一节 髋关节建模与仿真308

一、髋关节生物力学309

二、髋关节模型建立311

三、骨盆髋臼横断骨折不同内固定方法的生物力学评价316

视频5-1-1骨折线绘制316

视频5-1-2骨折缺损模拟316

视频5-1-3钢板提取316

视频5-1-4螺钉模型建立316

视频5-1-5模型装配317

四、股骨粗隆间骨折的生物力学仿真326

第二节 膝关节损伤建模与仿真348

一、膝关节生物力学348

二、正常膝关节的有限元建模349

三、膝关节有限元建模在前交叉韧带重建中的应用356

四、特殊工况下的膝关节建模与仿真359

视频5-2-1膝关节建模算例359

第三节 足踝损伤建模与仿真379

一、足踝生物力学380

二、足踝损伤的机制及临床分类381

三、有限元建模仿真在足踝损伤生物力学分析中的应用383

视频5-3-1图像导入384

视频5-3-2 3D模型建立385

视频5-3-3导出stl文件385

视频5-34模型表面处理386

视频5-3-5构造曲面片387

视频5-3-6软骨层绘制388

视频5-3-7韧带模型建立388

视频5-3-8材料属性389

视频5-3-9网格划分390

视频5-3-10模型装配391

视频5-3-11约束设置391

视频5-3-12分析步定义392

视频5-3-13载荷设置392

视频5-3-14边界条件392

视频5-3-15提交分析393

视频5-3-16结果查看393

第六章 骨重建过程的建模与仿真397

一、骨的力学调控理论398

二、骨重建调控方程及算法400

三、ANSYS参数化设计语言（APDL）简介407

四、骨重建算例409

视频6-0-1经典二位方板模型的骨重建算例410

视频6-0-2带有过载损伤吸收机制的骨重建调控模型的骨重建算例412

第七章 多刚体动力学建模与仿真425

第一节 多刚体系统假人建模与仿真426

一、多刚体系统动力学介绍426

二、人体骨肌系统结构分析427

三、人体骨肌系统多刚体系统建模431

四、ADAMS多刚体动力学仿真439

五、ADAMS人体动力学仿真实例445

视频7-1-1约束系统447

视频7-1-2假人关节448

第二节 胸腰段脊柱冲击响应动力学研究450

一、胸腰段脊柱面临的问题450

二、胸腰段脊柱动力学模型及仿真451

视频7-2-1重力预载荷458

视频7-2-2后处理461