骨折,作为一种高发的骨科创伤疾病,对患者的生活、工作和经济等方面造成了严重的负担。采用骨折固定器固定骨折部位是临床上常用的骨折治疗方法。然而,这种治疗方法要求医生具备丰富的经验和熟练的技巧,因此,不可避免的会产生由于医生经验不足、人为失误等原因造成的骨折延迟愈合甚至是骨折不愈合。另外,同一患者的骨折治疗方案往往不只一种,由于缺乏客观的评价方法,医生只能凭借其经验去选择治疗方案,这也有可能导致患者因错失最佳的骨折治疗方案而发生骨折延迟愈合。随着计算机产业的飞速发展以及各学科之间的交叉融合,采用计算机仿真技术对生命活动进行大胆预测,对医学临床研究、选择最佳的手术治疗方案、术后康复以及降低医疗成本具有十分重要的意义。而采用计算机仿真技术对骨折愈合过程进行模拟,不仅可以对多种可能的骨折治疗方案进行客观评价,还可以对已确定的骨折治疗方案进行优化。通过对骨折愈合效果的预测和评价,骨折愈合仿真模型可以辅助医生选出最佳的骨折治疗方案。另外,采用计算机仿真技术还可以对骨折愈合过程中尚未解决的机理问题进行大胆假设和猜测,通过仿真结果来分析假设的正确性,从而,可为探寻骨折愈合机理这一问题提供重要的指导依据。骨折愈合过程复杂且漫长,同时还受到多种因素的影响,因此,如何尽可能正确的描述骨折愈合过程以及其与影响因素之间的关系,是骨折愈合仿真中的重要挑战。与以往研究模型不同的是,本论文提出基于骨折愈合的生物过程,采用力-生物联合调控的方法对骨折愈合过程进行仿真模拟,并对骨折愈合过程中力学环境稳定性和生物因素对骨折愈合过程的影响进行研究。建立由力学刺激调控的骨折愈合过程仿真模型,以绵羊跖骨横向骨折为研究对象,建立绵羊跖骨二维有限元分析模型。通过有限元分析的方法,得到骨折部位受到的膨胀应变和畸变应变。采用模糊逻辑控制的方法模拟骨折愈合过程,通过构造7输入3输出的模糊逻辑控制规则,实现由力学刺激调控的骨折愈合过程仿真模型。从动物实验和人体胫骨骨折两个方面对所建立的力调控骨折愈合过程仿真模型进行验证。以绵羊跖骨横向骨折为研究对象,采用仿真模型分别模拟骨折断端距离为2mm、骨间动度为0.25mm的稳定组A和骨折断端距离为3mm、骨间动度为1.25mm的不稳定组B情况下的骨折愈合过程,得到骨折断端处骨间动度随时间的变化。通过与实验值进行对比分析从而验证所建立模型在动物骨折仿真中的正确性。以人体胫骨骨折为研究对象,对某患者胫骨骨折愈合过程进行追踪并获取骨折部位X射线图。建立人体胫骨横向骨折模型,采用所建立的模型对该患者胫骨骨折愈合过程进行仿真模拟,得到骨折断端处骨间动度随时间的变化关系以及骨组织时空分布云图。通过对骨间动度随时间变化情况进行分析,初步证明所建立模型在人体骨折愈合过程仿真中的正确性。通过对骨组织时空分布云图与骨折部位X射线图进行对比分析,证明了所建立模型在人体骨折愈合仿真中的正确性。采用所建立的力调控骨折愈合过程仿真模型对力学刺激对骨折愈合过程的影响进行研究,通过分析力学刺激与各组织生成之间的关系得到结论:较小的骨折断端距离及骨间动度值有利于骨折愈合的进行。分别模拟了柔性固定、刚性固定以及变刚度固定条件下,其对骨折愈合过程的影响并得出结论:刚性固定仍然是目前最有效的骨折固定方式。采用偏微分方程模拟骨折愈合过程中软骨生长因子和骨生长因子的生物活动。将软骨生长因子和骨生长因子浓度作为输入变量引入建立的力调控骨折愈合过程仿真模型中,实现由力-生物调控的骨折愈合过程仿真模型的建立。分析不同骨生长因子持续释放时间对骨折愈合过程的影响并得出结论:长期且稳定的骨生长因子持续释放时间有助于骨折愈合过程的顺利进行。分析不同骨生长因子生成速率对骨折愈合过程的影响并得出结论:较快的骨生长因子生成速率有助于骨折愈合过程的进行,特别是对骨折断端处的软骨骨化过程影响较大。