3D打印髖關(guān)節(jié)假體多孔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-05 04:41
髖關(guān)節(jié)是維持人體日;顒(dòng)的重要關(guān)節(jié)之一,同時(shí)也較容易損傷從而引發(fā)疾病,目前髖關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療髖關(guān)節(jié)疾病的有效手段。隨著患者逐漸趨于年輕化,如何將髖關(guān)節(jié)假體使用壽命延長是近年來研究的熱點(diǎn)。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(Computer Aided Design,CAD)和3D打印技術(shù)(Three-dimensional Printing)的快速發(fā)展,為髖關(guān)節(jié)假體的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新的技術(shù)支持。3D打印技術(shù)具有精確并且可以控制微小孔隙的制造工藝,可以根據(jù)患者自身情況為其設(shè)計(jì)個(gè)體化假體。將單元體(Unit Cell)結(jié)構(gòu)在三維空間內(nèi)進(jìn)行有序地堆積可以得到多孔結(jié)構(gòu),將髖關(guān)節(jié)假體內(nèi)部設(shè)計(jì)為多孔結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)假體的穩(wěn)定性,緩解其應(yīng)力遮擋現(xiàn)象,延長其使用壽命。本文的主要研究內(nèi)容:首先選用立方體型、對(duì)角型、柱八面體型、體心立方型4種不同的單元體結(jié)構(gòu),將單元體結(jié)構(gòu)的支柱直徑設(shè)定在700-1000μm范圍之間、孔隙尺寸設(shè)計(jì)為600μm、孔隙率設(shè)計(jì)為49%,分別將4種不同的單元體結(jié)構(gòu)在三維空間內(nèi)進(jìn)行有序排列,得到4種不同的鈦合金多孔結(jié)構(gòu),建立4種多孔結(jié)構(gòu)的幾何模型和有限元模型,模擬壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有限元仿真分析,探究不同多孔結(jié)構(gòu)...
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:82 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖
第1章緒論3圖1.2人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)人工髖關(guān)節(jié)假體由假體柄和股骨頭(也稱為活頭)組成(如圖1.3所示),根據(jù)人體髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu),將假體植入到股骨的髓腔中,通過股骨頭與臼杯或者髖臼假體配合,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng),維持股骨的正常生理活動(dòng)[4]。圖1.3人工髖關(guān)節(jié)假體日常生活中導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)損傷的原因有很多,可能與骨關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肥胖、先天畸形、股骨頸骨折、酗酒、激素、外傷等有關(guān)[5]。隨著老年人口的
第1章緒論3圖1.2人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)人工髖關(guān)節(jié)假體由假體柄和股骨頭(也稱為活頭)組成(如圖1.3所示),根據(jù)人體髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu),將假體植入到股骨的髓腔中,通過股骨頭與臼杯或者髖臼假體配合,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng),維持股骨的正常生理活動(dòng)[4]。圖1.3人工髖關(guān)節(jié)假體日常生活中導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)損傷的原因有很多,可能與骨關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肥胖、先天畸形、股骨頸骨折、酗酒、激素、外傷等有關(guān)[5]。隨著老年人口的
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Trabecular-like Ti-6Al-4V scaffolds for orthopedic: fabrication by selective laser melting and in vitro biocompatibility[J]. Huixin Liang,Youwen Yang,Deqiao Xie,Lan Li,Ning Mao,Changjiang Wang,Zongjun Tian,Qing Jiang,Lida Shen. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]走進(jìn)日常生活的3D打印[J]. 李忠東. 科學(xué)24小時(shí). 2018(09)
[3]SLM制備的Ti6Al4V輕質(zhì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 柏龍,熊飛,陳曉紅,易長炎,張俊芳,陳銳. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[4]持續(xù)性健康教育在高齡患者人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用[J]. 陳智群,曾秋香,羅良華. 中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志. 2013(10)
[5]無菌性松動(dòng)的病因?qū)W研究進(jìn)展[J]. 魯凡,王晶,戚仁斌. 中國病理生理雜志. 2013(09)
[6]制造者和制造業(yè)者的區(qū)別[J]. 大衛(wèi)·羅特曼. 科技創(chuàng)業(yè). 2013(Z1)
[7]初次全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)選擇骨水泥或生物型固定方式的比較[J]. 王坤正. 中華關(guān)節(jié)外科雜志(電子版). 2012(04)
[8]髖關(guān)節(jié)的主要作用肌及訓(xùn)練方法[J]. 李宇航. 田徑. 2009(03)
[9]金屬對(duì)金屬大直徑股骨頭全髖關(guān)節(jié)假體初步臨床應(yīng)用體會(huì)[J]. 胡如印,田曉濱,孫立,邱冰,韓偉. 山東醫(yī)藥. 2009(04)
[10]人工髖關(guān)節(jié)假體材料的研究進(jìn)展[J]. 張磊磊,李賀軍,李克智,王朋云,徐新行. 材料導(dǎo)報(bào). 2008(04)
博士論文
[1]CroweⅣ型成人DDH股骨近端形態(tài)測(cè)量及(EBM RP)金屬3D打印個(gè)性化人工股骨柄假體研究[D]. 劉宏偉.蘇州大學(xué) 2015
[2]人工髖關(guān)節(jié)的磨損行為及磨粒形態(tài)研究[D]. 黃傳輝.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2004
碩士論文
[1]3D打印膝關(guān)節(jié)假體多孔結(jié)構(gòu)對(duì)骨組織應(yīng)力遮擋影響的數(shù)值仿真研究[D]. 張凱雯.吉林大學(xué) 2019
[2]基于增材制造的Ti6Al4V股骨支架孔隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究[D]. 史小全.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]股骨假體柄優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 李林根.華僑大學(xué) 2017
[4]2052-2102和Plus兩種股骨假體生物力學(xué)性能有限元分析及對(duì)比研究[D]. 孟曉寧.山東大學(xué) 2016
[5]復(fù)合結(jié)構(gòu)多孔鈦合金支架設(shè)計(jì)及制作技術(shù)研究[D]. 王春曉.上海交通大學(xué) 2015
[6]全髖關(guān)節(jié)置換中股骨和假體的三維重建及有限元分析[D]. 仲照明.吉林大學(xué) 2012
本文編號(hào):3323089
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:82 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖
第1章緒論3圖1.2人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)人工髖關(guān)節(jié)假體由假體柄和股骨頭(也稱為活頭)組成(如圖1.3所示),根據(jù)人體髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu),將假體植入到股骨的髓腔中,通過股骨頭與臼杯或者髖臼假體配合,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng),維持股骨的正常生理活動(dòng)[4]。圖1.3人工髖關(guān)節(jié)假體日常生活中導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)損傷的原因有很多,可能與骨關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肥胖、先天畸形、股骨頸骨折、酗酒、激素、外傷等有關(guān)[5]。隨著老年人口的
第1章緒論3圖1.2人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)人工髖關(guān)節(jié)假體由假體柄和股骨頭(也稱為活頭)組成(如圖1.3所示),根據(jù)人體髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu),將假體植入到股骨的髓腔中,通過股骨頭與臼杯或者髖臼假體配合,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng),維持股骨的正常生理活動(dòng)[4]。圖1.3人工髖關(guān)節(jié)假體日常生活中導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)損傷的原因有很多,可能與骨關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肥胖、先天畸形、股骨頸骨折、酗酒、激素、外傷等有關(guān)[5]。隨著老年人口的
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Trabecular-like Ti-6Al-4V scaffolds for orthopedic: fabrication by selective laser melting and in vitro biocompatibility[J]. Huixin Liang,Youwen Yang,Deqiao Xie,Lan Li,Ning Mao,Changjiang Wang,Zongjun Tian,Qing Jiang,Lida Shen. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]走進(jìn)日常生活的3D打印[J]. 李忠東. 科學(xué)24小時(shí). 2018(09)
[3]SLM制備的Ti6Al4V輕質(zhì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 柏龍,熊飛,陳曉紅,易長炎,張俊芳,陳銳. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[4]持續(xù)性健康教育在高齡患者人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用[J]. 陳智群,曾秋香,羅良華. 中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志. 2013(10)
[5]無菌性松動(dòng)的病因?qū)W研究進(jìn)展[J]. 魯凡,王晶,戚仁斌. 中國病理生理雜志. 2013(09)
[6]制造者和制造業(yè)者的區(qū)別[J]. 大衛(wèi)·羅特曼. 科技創(chuàng)業(yè). 2013(Z1)
[7]初次全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)選擇骨水泥或生物型固定方式的比較[J]. 王坤正. 中華關(guān)節(jié)外科雜志(電子版). 2012(04)
[8]髖關(guān)節(jié)的主要作用肌及訓(xùn)練方法[J]. 李宇航. 田徑. 2009(03)
[9]金屬對(duì)金屬大直徑股骨頭全髖關(guān)節(jié)假體初步臨床應(yīng)用體會(huì)[J]. 胡如印,田曉濱,孫立,邱冰,韓偉. 山東醫(yī)藥. 2009(04)
[10]人工髖關(guān)節(jié)假體材料的研究進(jìn)展[J]. 張磊磊,李賀軍,李克智,王朋云,徐新行. 材料導(dǎo)報(bào). 2008(04)
博士論文
[1]CroweⅣ型成人DDH股骨近端形態(tài)測(cè)量及(EBM RP)金屬3D打印個(gè)性化人工股骨柄假體研究[D]. 劉宏偉.蘇州大學(xué) 2015
[2]人工髖關(guān)節(jié)的磨損行為及磨粒形態(tài)研究[D]. 黃傳輝.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2004
碩士論文
[1]3D打印膝關(guān)節(jié)假體多孔結(jié)構(gòu)對(duì)骨組織應(yīng)力遮擋影響的數(shù)值仿真研究[D]. 張凱雯.吉林大學(xué) 2019
[2]基于增材制造的Ti6Al4V股骨支架孔隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究[D]. 史小全.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]股骨假體柄優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 李林根.華僑大學(xué) 2017
[4]2052-2102和Plus兩種股骨假體生物力學(xué)性能有限元分析及對(duì)比研究[D]. 孟曉寧.山東大學(xué) 2016
[5]復(fù)合結(jié)構(gòu)多孔鈦合金支架設(shè)計(jì)及制作技術(shù)研究[D]. 王春曉.上海交通大學(xué) 2015
[6]全髖關(guān)節(jié)置換中股骨和假體的三維重建及有限元分析[D]. 仲照明.吉林大學(xué) 2012
本文編號(hào):3323089
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