踝关节是人体与地面连接的一大重要关节,一旦受损将直接影响人体的正常活动。研究其生物力学特性对于踝关节的诊断和治疗意义重大。本文利用有限元仿真分析的方法对踝关节的生物力学特性进行探索研究。本文研究的主要方法是基于踝关节的核磁图像利用Mimics、Geomagic studio等软件建立踩关节的三维实体模型,然后对其进行踝关节有限元仿真,最终得到踝关节的力学分布状况。具体内容包括以下几个部分:1)建立了包含胫骨、腓骨、距骨、舟状骨、跟骨、胫骨远端软骨、距骨软骨、距舟关节软骨、跟距关节软骨的踝关节三维几何实体模型,并对只包含胫骨、腓骨、距骨、胫骨远端软骨及距骨软骨的静态中立位踝关节进行有限元分析,得到其处于中立位踝关节的位移、应力及应变分布情况,并验证其有效性。在建立几何实体模型时,通过踝关节软骨之间的积液线为边界将踝关节骨骼表面软骨区分开,所建立的几何实体模型与踝关节真实解剖模型更为接近;在加载阶段,考虑到踝关节各骨承受人体重量的不同,将距骨与腓骨区别加载,所建立的有限元模型与前人研究相比更接近人体真实受力情况。2)对添加了韧带组织的中立位踝关节进行了有限元分析。采用弹簧单元来模拟韧带组织,在简化了踝关节韧带的复杂度的情况下,得出了踝关节处于中立位状态时的力学特性。通过与不包含韧带组织的踝关节对比,可以发现添加了韧带组织的踝关节在整体位移、应力、应变方面都有所减小,说明韧带组织对于踝关节的稳定性有着非常重要的作用。3)基于极限内翻位踩关节的核磁影像建立踝关节三维有限元模型,并研究其在不同载荷下踝关节的力学特性。研究发现,当踝关节受到3100N载荷时,踝关节整体位移最大位移达到5.77mm,距骨整体位移达到5mm作用,使得踝关节关节接触面积减少80%,使得踝关节发生损伤的几率大大增加,这为以后踝关节内翻损伤的诊断及足部护具的设计提供了力学理论依据。4)建立双螺钉固定内踝的自体骨软骨移植手术后的踝关节及三螺钉固定内踝的自体骨软骨移植手术后的踝关节的三维几何实体模型,并建立相应的有限元模型之后分别对其进行有限元分析。通过对比正常踝关节、双螺钉固定内踝的自体骨软骨移植手术后的踝关节及三螺钉固定内踝的自体骨软骨移植手术后的踝关节这三组踝关节的力学特性,从而得出用两个螺钉来固定内踝时踝关节的力学特性与正常踝关节较为相近,且螺钉应力也相对较小,这种方案治疗效果更好一些。