随着整形外科医学的发展，局部皮瓣在修复皮肤缺损中的应用越来越广泛，但是目前在整形手术中，局部皮瓣手术方案的设计和手术效果的预测完全依赖于外科医生的经验，不具备科学的严谨性与稳定性，因此利用数字化技术真实模拟皮瓣转移效果并精确指导手术设计成为一个重要的研究课题，其中皮瓣软组织的力学特性研究和皮瓣移植力学机理的定量分析是两个不可逾越的基础问题。本论文通过人体头部皮瓣的生物力学实验研究得到皮瓣的生物力学特性，通过建立局部皮瓣的三维有限元模型来研究局部皮瓣及其周围本体皮肤组织在移植过程中所表现出来的力学规律，从而为皮瓣的精确模拟设计奠定理论基础，为深入揭示皮肤软组织在外力作用下变形的生物力学机制提供科学依据。 对人体头部皮肤软组织试件的生物力学强度实验、应力－应变实验、松弛实验、蠕变实验结果进行力学分析及统计学分析，结果表明，在较小的应力水平下，皮肤也呈现出较大的变形，且在小应变范围内皮肤的杨氏模量呈现增加的趋势。随着时间的增加，头皮的应力松弛速度逐渐变快，松弛量逐渐降低，而蠕变速度逐渐变慢，蠕变量逐渐增加。 应用人体头部的螺旋CT扫描图像，利用图形处理技术和三维重建技术，构建出人体头部外型的三维几何模型，并提取额部一定尺寸范围内的区域建立包含皮瓣和创面形态的标准几何模型。在此基础上，进行网格划分、设置材料参数及边界条件等，建立局部推进皮瓣的有限元模型，并利用三维非线性有限元分析方法获得了皮瓣移植后和缝合后皮瓣和本体组织的应力、位移等参数的分布规律。 改变有限元模型中推进皮瓣的几何尺寸，研究了在皮瓣类型、缺损形状尺寸、缺损所在区域一定的情况下局部推进皮瓣设计尺寸对力学特性的影响，得到了皮瓣的最佳设计尺寸。并改变皮瓣形状，对旋转型菱形皮瓣也进行模拟，得到菱形皮瓣移植及缝合的相关规律，验证了局部皮瓣有限元数值模拟方法的可行性。 本课题为今后皮瓣移植的数值模拟提供了可用的有限元模型，对于开发实用准确的计算机辅助整形外科手术模拟系统有重要的意义。