應(yīng)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方法制備的植入體零件普遍存在剛度較大和自重較重的問(wèn)題,零件植入后與宿主骨之間會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng),這會(huì)引起植入體松動(dòng),直接導(dǎo)致零件植入壽命減短或手術(shù)失敗。本文基于3D打印技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)制造工藝限制的特點(diǎn),以面向零件功能型設(shè)計(jì)為指導(dǎo)思想,對(duì)多孔結(jié)構(gòu)植入體零件的建模方法進(jìn)行研究。首先以動(dòng)物骨組織為研究對(duì)象分析研究其組織結(jié)構(gòu)形態(tài)特點(diǎn),以獲取相關(guān)骨組織特性參數(shù),為多孔植入體模型的三維模型構(gòu)建提供必要的依據(jù);隨后利用實(shí)體建模的模型構(gòu)建思路,基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)并利用相關(guān)建模軟件構(gòu)建出具有梯度結(jié)構(gòu)的多孔植入體模型,實(shí)現(xiàn)植入體零件模型力學(xué)特性的分級(jí)梯度調(diào)控;再利用參數(shù)化模型構(gòu)建的思想,基于隱式曲面函數(shù)的模型構(gòu)建方法進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建,設(shè)計(jì)出具有線性變化特征的仿生骨結(jié)構(gòu)多孔植入體單元模型,通過(guò)參數(shù)調(diào)控,實(shí)現(xiàn)多孔植入體零件模型的力學(xué)特性線性調(diào)控。最后通過(guò)動(dòng)物植入實(shí)驗(yàn),考察多孔植入體零件的骨整合效果。主要的研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)通過(guò)對(duì)動(dòng)物骨組織醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的處理分析,利用三維反求模型構(gòu)建技術(shù)和有限元仿真分析技術(shù)定量分析了股骨頭內(nèi)部區(qū)域的骨小梁形態(tài)參數(shù)與力學(xué)參數(shù),從測(cè)量和分析結(jié)果中...

【文章頁(yè)數(shù)】：115 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 骨缺損三維建模研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多孔結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)方法現(xiàn)狀
        1.2.3 多孔植入體制造研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 課題依托
        1.3.2 研究目標(biāo)
        1.3.3 研究思路
    1.4 全文組織結(jié)構(gòu)
第二章 骨組織生物形態(tài)特征分析
    2.1 骨組織的解剖結(jié)構(gòu)和功能
        2.1.1 骨骼的功能
        2.1.2 骨骼的構(gòu)造
        2.1.3 骨組織的構(gòu)成
        2.1.4 皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
        2.1.5 關(guān)節(jié)軟骨
    2.2 骨組織幾何結(jié)構(gòu)形態(tài)特征
        2.2.1 骨組織CT圖像處理
        2.2.2 骨組織形態(tài)特征表征及分析
    2.3 骨組織生物力學(xué)特征
        2.3.1 皮質(zhì)骨力學(xué)特征
        2.3.2 松質(zhì)骨力學(xué)特征
    2.4 骨組織生物力學(xué)仿真建模與分析
        2.4.1 區(qū)域模型單元提取
        2.4.2 骨組織特性仿真參數(shù)
        2.4.3 骨組織單元特征分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于實(shí)體建模的梯度多孔結(jié)構(gòu)骨植入體構(gòu)建研究
    3.1 實(shí)體建模理論
        3.1.1 三維實(shí)體建模的表示方式
        3.1.2 三維實(shí)體建模基礎(chǔ)
    3.2 單元結(jié)構(gòu)建模
        3.2.1 單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.2 單元結(jié)構(gòu)參數(shù)表征
    3.3 梯度多孔微結(jié)構(gòu)建模
        3.3.1 多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)建
        3.3.2 梯度多孔微結(jié)構(gòu)構(gòu)建
    3.4 梯度多孔微結(jié)構(gòu)的打印成型
        3.4.1 打印材料及設(shè)備
        3.4.2 多孔模型打印
    3.5 梯度多孔微結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析
    3.6 梯度多孔微結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測(cè)試
        3.6.1 FEA仿真測(cè)試
        3.6.2 機(jī)械性能測(cè)試
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于TPMS的參數(shù)化線性多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)建研究
    4.1 隱式曲面
        4.1.1 隱式曲面的表達(dá)
        4.1.2 曲面的數(shù)學(xué)變換
    4.2 TPMS曲面單元構(gòu)建
        4.2.1 曲面構(gòu)建
        4.2.2 典型TPMS曲面
        4.2.3 TPMS單元可視化
    4.3 仿生線性多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)建
        4.3.1 仿生多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)建
        4.3.2 線性漸變結(jié)構(gòu)
    4.4 仿生多孔微結(jié)構(gòu)的打印成型
        4.4.1 打印材料及設(shè)備
        4.4.2 多孔結(jié)構(gòu)模型打印成型
    4.5 仿生多孔微結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)
        4.5.1 仿生多孔微結(jié)構(gòu)形態(tài)特征
        4.5.2 力學(xué)FEA仿真測(cè)試
        4.5.3 機(jī)械性能測(cè)試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 多孔結(jié)構(gòu)骨植入體實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 多孔結(jié)構(gòu)支架的植入實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 多孔微結(jié)構(gòu)零件植入試件的設(shè)計(jì)制造
        5.1.2 多孔微結(jié)構(gòu)零件植入前處理
        5.1.3 多孔微結(jié)構(gòu)零件動(dòng)物植入實(shí)驗(yàn)
        5.1.4 多孔微結(jié)構(gòu)零件植入后效果觀察分析
        5.1.5 多孔結(jié)構(gòu)植入體骨整合的效果分析
    5.2 多孔結(jié)構(gòu)人工髖關(guān)節(jié)植入體的設(shè)計(jì)與制造研究
        5.2.1 多孔髖關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
        5.2.2 多孔髖關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)方法
        5.2.3 多孔髖關(guān)節(jié)的打印成型
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3858520