骨肉瘤是起源于成骨组织的恶性肿瘤,好发于具有重要生物力学功能且最复杂的膝关节周围,尤其是股骨远端最常见。人工假体置换在对肢体恶性骨肿瘤治疗的保肢重建中受到国内外医学专家的认可。但人工假体置换后股骨前侧骨皮质穿破损伤对膝关节功能影响很大却鲜有此问题的研究分析。因此,对肿瘤膝关节置换后股骨-假体-胫骨复合体生物力学响应进行研究分析具有重要的意义。本文基于股骨远端骨肉瘤行瘤段切除肿瘤膝关节置换后的双下肢CT扫描数据及相应的肿瘤型膝关节假体建立其患者的股骨-假体-胫骨有限元模型。并且采用逆向工程软件进一步进行松弛和平滑处理,使其更接近实际状态,并进行相关有效性验证。其次,本文模型中股骨与假体髓针之间填充了具有自凝特性的生物材料医用骨水泥,本文选用医院常用的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥进行压缩试验,通过实验得到骨水泥相应的材料参数,应用于进一步的研究分析。最后,研究肿瘤型铰链式膝关节置换术后股骨-假体-胫骨复合体在人体站立状态下以及步态加载中膝关节屈曲状态下的生物力学响应,进一步分析其股骨-假体-胫骨复合体的应力分布及应力遮挡现象,探讨病人术后发生股骨穿孔的原因,为肿瘤型铰链式人工膝关节假体的优化设计与制造提供理论基础。在站立加载状态下,相对胫骨,股骨的应力明显更大且集中分布趋势显著,股骨干前1/3区域应力较大,呈现应力遮挡效应,同时比较了有无骨水泥填充的情况,分析股骨应力集中现象在无骨水泥填充情况下更加明显。在步态过程中,考虑肌肉力的影响,反求人体步态加载条件,在膝关节屈曲状态下,分析了三种不同屈曲角度下股骨的应力分布情况。由于模型基于临床病人几何及骨质特征建立,其应力分布图显示股骨应力集中位置与临床中病人股骨穿孔位置接近,表明可能发生与病人病症一致的股骨损伤行为。本文的研究内容对于避免病人术后骨损伤现象的发生具有实际意义,并且同时对肿瘤型膝关节假体的结构设计有一定的参考借鉴作用,具有较大的工程意义。