人体皮肤和器官是众多领域的研究对象或研究基础,虚拟手术、微创手术、机器人辅助注射、整容、烫伤修复等医学领域。对人体相应部分的软组织进行力学特性分析是十分重要的。肌肉发生痉挛(紧张)时力学特性改变,同时对放松和紧张两种状态进行力学特性分析可以更加全面了解人体软组织。人体各部位软组织差异较大,相应的不同部位的材料力学特性也存在着巨大差异。需要针对人体各处软组织具体分析。大臂软组织形态复杂,对其研究仍较稀缺,未见文献对其研究。对软组织的研究,以往多采用离体样本或者动物体样本进行相应的实验以反映人体活体组织的力学特性。但是离体样本已无生理活性,不能准确地反映人体活体状态下的力学行为,而动物体数据更不能代替人体的力学信息。本文采用结合MRI核磁共振成像技术的印压实验,并通过有限元分析进行大臂软组织的各层力学特性的分析。此方法解决了活体实验不能获取多层软组织数据的困难。本文采用目前被广泛应用的超弹性模型描述大臂区域各软组织,并且更进一步假定其为近似不可压缩,达到描述的准确性。本文主要目的为鉴定识别各层软组织的两个超弹性模型参数,为人体的力学参数提供参考数据,便于相关领域进行准确的科学研究或应用。本文旨在通过有限元分析(FEA)对具有生物活性的人体大臂多层软组织进行非线性力学行为的研究分析。为了分析大臂在放松状态以及紧张状态下所有软组织层的力学特性,本研究对一名年轻人的右大臂进行了印压测试,该实验是在磁共振成像(MRI)技术环境下完成。并使用MRI扫描图像三维重建,获取包含皮肤、皮下组织、肌肉的三层软组织3D模型,为保证大臂的完整性,模型中也建立了肱骨的相应模型。运用有限元方法数值模拟印压测试。两个材料常数(C10,D1)的轻微可压缩材料模型Neo-Hookean模型被用于模拟大臂软组织皮肤、皮下组织和肌肉的力学行为。材料模型参数的识别是通过ANSYS WORKBENCH中的筛选法和NLPQL算法相结合的方法进行的。通过本识别方法为每个常数确定了相应的取值范围。本研究的主要内容有:根据核磁共振成像设备所需的运行环境,制定可实施的实验方案,并根据实验方案设计可在磁共振环境下使用的印压实验装置。在MRI环境下对人体大臂软组织进行放松状态和紧张状态的印压测试。通过Mimics医用软件对MRI扫描图像进行测量,获得大臂软组织两种状态下各层在不同压力下其变形数据。基于磁共振扫描图像通过逆向工程建立软组织各层的有限元模型,此过程主要工作为大臂软组织的三维重建。通过有限元方法以及结合筛选法和NLPQL算法对大臂各层软组织在放松状态和紧张状态进行力学参数的鉴别和确定。分析大臂软组织放松状态和紧张状态下其力学特性的差异。