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A 211
视频3-2-4材料属性B 212
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