股骨假體置換手術(shù)是解決股骨部位腫瘤、損傷、炎癥等病變的最有效的方式,然而,目前手術(shù)中采用的高彈性模量的系列化股骨假體往往并不能完全匹配患者的個(gè)性化股骨特征,造成應(yīng)力遮擋等術(shù)后不良反應(yīng)。隨著制造技術(shù)的發(fā)展,增材制造技術(shù)可以在最大程度上降低模型的復(fù)雜度對(duì)制造工藝的影響,多孔結(jié)構(gòu)由于其較低的彈性模量和力學(xué)性能可調(diào)控性正成為理想的骨科植入假體。本文提出一種能夠根據(jù)股骨CT數(shù)據(jù)以及股骨受力情況進(jìn)行宏微一體結(jié)構(gòu)個(gè)性化參數(shù)建模設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)出的多孔結(jié)構(gòu)股骨假體能有效降低股骨應(yīng)力遮擋效應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)系列化假體不能精確匹配患者的股骨力學(xué)特征,現(xiàn)有個(gè)性化假體的建模流程需要利用多種CAD軟件,過程復(fù)雜設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的問題。本文基于患者的股骨CT數(shù)據(jù)提取特征,提出了股骨假體宏微一體參數(shù)化建模的方法,實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化假體自動(dòng)化建模。(2)針對(duì)實(shí)體假體的高彈性模量容易造成股骨應(yīng)力遮擋等術(shù)后不良反應(yīng)的問題,提出復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)假體建模方法,實(shí)現(xiàn)了多孔結(jié)構(gòu)部分與股骨假體的隨形匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)。(3)考慮到不同多孔結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性不同,對(duì)股骨載荷條件的適應(yīng)性不同,以五種典型多孔結(jié)構(gòu)為例,分析不同多孔結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性,實(shí)現(xiàn)...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 股骨假體概述
        1.1.3 研究目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 文章安排
第二章 股骨假體參數(shù)化設(shè)計(jì)建模
    2.1 引言
    2.2 股骨假體的參數(shù)化建模方法和技術(shù)流程
    2.3 股骨宏微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)提取
        2.3.1 股骨微觀參數(shù)特征的提取
        2.3.2 股骨宏觀參數(shù)特征的提取
        2.3.3 股骨的三維重構(gòu)
    2.4 股骨假體的參數(shù)化建模設(shè)計(jì)
        2.4.1 參數(shù)化假體總體設(shè)計(jì)
        2.4.2 股骨假體輪廓設(shè)計(jì)
        2.4.3 股骨假體柄部截面設(shè)計(jì)
        2.4.4 股骨假體頭頸部設(shè)計(jì)
    2.5 股骨假體參數(shù)化建模實(shí)現(xiàn)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 多孔結(jié)構(gòu)股骨假體的設(shè)計(jì)建模
    3.1 引言
    3.2 多孔結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析
        3.2.1 典型多孔結(jié)構(gòu)單元
        3.2.2 多孔結(jié)構(gòu)各向異性調(diào)控
            3.2.2.1 典型多孔結(jié)構(gòu)單元的各向異性分析
            3.2.2.2 多孔結(jié)構(gòu)單元的各向異性分布調(diào)控
    3.3 股骨假體微觀多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        3.3.1 假體區(qū)域分割
        3.3.2 微觀多孔結(jié)構(gòu)建模
    3.4 多孔結(jié)構(gòu)的適形優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.4.1 多孔結(jié)構(gòu)的適形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        3.4.2 多孔結(jié)構(gòu)的隨形優(yōu)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證
    3.5 多孔結(jié)構(gòu)曲面構(gòu)建
        3.5.1 梁結(jié)構(gòu)曲面構(gòu)建
        3.5.2 基于凸包算法的節(jié)點(diǎn)處曲面構(gòu)建
    3.6 本章小結(jié)
第四章 股骨假體的結(jié)構(gòu)應(yīng)力優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        4.2.1 股骨模型的獲取和以及股骨材料定義
        4.2.2 股骨假體模型的的獲取以及材料定義
        4.2.3 股骨假體的植入
        4.2.4 載荷和約束施加
    4.3 多孔結(jié)構(gòu)股骨假體的力學(xué)仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.4 宏微一體化結(jié)構(gòu)假體的基于應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)化
        4.4.1 基于應(yīng)力場(chǎng)的多孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.4.2 基于應(yīng)力場(chǎng)的宏微一體化股骨假體優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.5 多孔結(jié)構(gòu)假體的SLM成型
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3856210