计算机仿真分析预测，将人造骨骼植入患者体内，经过数十年的磨损、冲击后，到底会不会老化损坏

通过外科手术将人造骨骼植入人体内，替代原来的生物骨骼，被认为是新科技带了的医疗福音，但是，当这些人造骨骼在患者身体内长期服役，受到持续十年以上的磨损、冲击以后，它们会不会老化、变形，甚至损坏，这就不仅仅是一次外科手术的问题，通过工程仿真模拟技术，可以探寻这一问题的答案。比如，越来越多运动员由于长期劳损，需要植入人造髋关节，医生和工程师们可以使用CAE工程仿真软件，对从陶瓷到金属合金的各种人造骨骼材料进行数字化仿真测试，分析预测包括磨损、冲击和振动在内的各种性能变化，并设计出最佳的个性化方案。

髋关节假体的机械应力

仿真软件已经被越来越多用于各种医疗器械的设计开发，以确保医疗设备的安全使用，有助于提高医疗设备的可靠性，包括那些需要组装的设备。

然而，对于涉及到人造髋关节的外科医生来说，仿真可以集中在人造股骨头和它所占据的腔体的微观分离上。在长期连续使用时，该结构可能导致冲击，增加人造骨骼的磨损。

髋关节假肢极端负荷的仿真模拟测试

首先，人体骨骼的特点在于其形状的复杂性和不规则性，难以用确切的数学方程进行描述，使用仿真软件对骨骼和肌肉的三维几何和材料参数进行数字化建模，研究包括在极端意外载荷下模拟人造骨骼的运动和受力。比如，模拟在9ms内的瞬间，骨骼受到9千牛顿冲击力后的影响。如果患者从一个很高的高度坠落，如一段楼梯，就会看到类似的负荷状态。仿真计算结果，准确地预测了接触区域和股骨头与腔体的分离。

其次，仿真软件能够预测人造骨骼在意外事故中的变形和结构损伤，这一结果可以用来优化人造骨骼的设计结构，增强其对抗意外负荷的抵抗力，保证其能够长期在人体内正常工作。

仿真技术在医疗行业中的应用前景广阔

过去几十年，仿真软件已经证明了它在汽车、航空航天、能源和电子行业的巨大价值。现在，许多其他行业正在利用虚拟原型技术，革新传统的产品设计，因为，大家看到了仿真技术，能够精确预测产品性能、探索提升品质、以及加速技术创新的可能性。

随着我国经济持续高速发展，人口老龄化和平均寿命的延长，人们越来越重视身体健康，医疗行业是一个消费不断升级的领域。更新的治疗手段或康复技术层出不穷，比如人造骨骼、精准靶向药物、无伤检测等，仿真技术能够帮助医生和工程师，在更短的时间内以合理的成本为每位患者提供最佳解决方案。