基于增龄因素的种植体结构优化
发布时间：2021-07-31 16:34
假肢作为帮助患者恢复运动能力以及提升患者生活水平的重要手段被广泛研究,传统的下肢假肢主要由接受腔及机械装置组成,患者在穿戴此种假肢行走的过程中,往往会因为残肢与接受腔过多的摩擦而出现残肢感染等问题,植入式骨整合形式的假肢因其良好的透气性及舒适度逐渐被更多人接受,并成为传统假肢的替代品。植入式假肢采取骨整合的方式实现假肢与残肢的固定,之前针对年龄因素对于种植体的影响进行研究时,主要集中于不同年龄的患者在接受植入式假肢安装手术后骨整合效果的差异上,而针对同一患者安装植入式假肢后自身年龄变化对于种植体的影响并未进行研究。本文基于这一不足之处,建立了多年龄的股骨-种植体模型,并分别就男性患者与女性患者自身年龄因素对于种植体的影响进行研究,同时提出了一种减少增龄因素对于种植体影响的结构优化方法。首先,本文利用Mimics与Geomagic对CT及MRI医学图像数据进行处理,建立了初始年龄的股骨几何模型,利用增龄因素对股骨几何参数及材料参数的影响,构建了多年龄的股骨有限元模型。并在建立包含多年龄股骨模型的大腿有限元模型后,利用准静态三点弯曲实验对多年龄股骨模型的有效性进行验证。然后,本文建立了初始...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安装植入式假肢的患者Fig.1-1Patientwithimplantedprosthesisinstalled
优化前后d=4.6mmOriginaldesignα
优化技术以及有限元技术针对负载状态下的牙科植入体形状进行了优化，其中，用于优化植入体形状的模型为二维下颌骨的有限元模型，同时，采用三维有限元分析的手段对优化设计过程中峰值应力是否被有效降低进行验证。结果表明，当种植体被设计成肩部具有更大锥度且牙槽半径更大时，在同等轴向载荷以及倾斜载荷作用下的峰值应力相较于市场上普遍应用的牙科种植体的峰值应力要小得多，且在应用了此种新型结构的种植体之后，种植体与骨之间的应力集中效应也会变小，牙科种植体在植入之后的成功率相比以前也会有很大程度的提升，如图1-2为传统的牙科种植体和含有锥形颈部的新型种植体。图1-2优化前后的牙科种植体Fig.1-2DentalimplantsbeforeandafteroptimizationPeachC[20]等人基于种植体对于股骨应力遮蔽效应的影响，利用3D拓扑优化的方式对植入体进行了重新设计，并创建了轻质的金属种植体模型，从而最大程度上降低了骨愈合过程中的骨丢失问题。FilipP[21]也就TiNi记忆合金种植体的优化进行了研究，并表示，TiNi记忆合金种植体结构优化实质是对其机械性能以及热处理加工过程进行优化，种植体的关键特性，如恢复应变的程度、所产生的力的大孝转换温度等皆取决于TiNi合金结构的状态以及已固定系统的刚度，除此以外，FilipP也针对TiNiTaperangleαα=30°d=3.8mmd=4.6mmOriginaldesignα=45°α=90°Newdesign(d=4.6mm)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维重建的大腿假肢接受腔定制研究[J]. 徐斌,行鸿彦,解建华,赵博. 电子测量与仪器学报. 2018(09)
[2]软组织生物力学特性研究进展[J]. 邢飞,马剑雄,马信龙. 中华骨科杂志. 2017 (22)
[3]下颌骨不同材质设置对牙种植体有限元分析影响的比较[J]. 陈庆生,丁熙,王慧明. 中华口腔医学杂志. 2016 (10)
[4]基于HyperWorks的遥操作主手构件拓扑优化设计[J]. 贾财运,崔龙,高凤阳. 机电产品开发与创新. 2015(02)
[5]行人下肢有限元模型的建立与验证研究[J]. 张冠军,魏嵬,曹立波,官凤娇,YANG King H. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]多孔Ti6Al4V植入体电子束制备及其力学性能[J]. 李祥,王成焘,张文光,李元超. 上海交通大学学报. 2009(12)
[7]等离子喷涂HA涂层种植体的长期稳定性[J]. 王玉琛,王家伟. 中国口腔种植学杂志. 2009(01)
[8]增龄变化对钛种植体骨结合影响的实验研究[J]. 王海涛,潘巨利. 北京口腔医学. 2008(02)
[9]连骨假肢体界面理论的研究进展(综述)[J]. 单继刚,张波,宋科官,张涛. 伤残医学杂志. 2005(01)
博士论文
[1]面向骨植入体3D打印的多孔结构构建研究[D]. 施建平.东南大学 2018
硕士论文
[1]选择性激光烧结制备多孔钛的机械性能与生物相容性研究[D]. 毛梦芸.山东大学 2016
[2]5888例成年男性和女性身体成分与骨密度相关分析[D]. 肖泽宇.暨南大学 2013
[3]生物力学相容多孔钛的表面活化及与骨界面结合研究[D]. 赵朝勇.四川大学 2007
[4]植入性大腿假肢经皮器件的有限元分析及初步动物实验[D]. 郑立.四川大学 2004
本文编号：3313811
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安装植入式假肢的患者Fig.1-1Patientwithimplantedprosthesisinstalled
优化前后d=4.6mmOriginaldesignα
优化技术以及有限元技术针对负载状态下的牙科植入体形状进行了优化，其中，用于优化植入体形状的模型为二维下颌骨的有限元模型，同时，采用三维有限元分析的手段对优化设计过程中峰值应力是否被有效降低进行验证。结果表明，当种植体被设计成肩部具有更大锥度且牙槽半径更大时，在同等轴向载荷以及倾斜载荷作用下的峰值应力相较于市场上普遍应用的牙科种植体的峰值应力要小得多，且在应用了此种新型结构的种植体之后，种植体与骨之间的应力集中效应也会变小，牙科种植体在植入之后的成功率相比以前也会有很大程度的提升，如图1-2为传统的牙科种植体和含有锥形颈部的新型种植体。图1-2优化前后的牙科种植体Fig.1-2DentalimplantsbeforeandafteroptimizationPeachC[20]等人基于种植体对于股骨应力遮蔽效应的影响，利用3D拓扑优化的方式对植入体进行了重新设计，并创建了轻质的金属种植体模型，从而最大程度上降低了骨愈合过程中的骨丢失问题。FilipP[21]也就TiNi记忆合金种植体的优化进行了研究，并表示，TiNi记忆合金种植体结构优化实质是对其机械性能以及热处理加工过程进行优化，种植体的关键特性，如恢复应变的程度、所产生的力的大孝转换温度等皆取决于TiNi合金结构的状态以及已固定系统的刚度，除此以外，FilipP也针对TiNiTaperangleαα=30°d=3.8mmd=4.6mmOriginaldesignα=45°α=90°Newdesign(d=4.6mm)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维重建的大腿假肢接受腔定制研究[J]. 徐斌,行鸿彦,解建华,赵博. 电子测量与仪器学报. 2018(09)
[2]软组织生物力学特性研究进展[J]. 邢飞,马剑雄,马信龙. 中华骨科杂志. 2017 (22)
[3]下颌骨不同材质设置对牙种植体有限元分析影响的比较[J]. 陈庆生,丁熙,王慧明. 中华口腔医学杂志. 2016 (10)
[4]基于HyperWorks的遥操作主手构件拓扑优化设计[J]. 贾财运,崔龙,高凤阳. 机电产品开发与创新. 2015(02)
[5]行人下肢有限元模型的建立与验证研究[J]. 张冠军,魏嵬,曹立波,官凤娇,YANG King H. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]多孔Ti6Al4V植入体电子束制备及其力学性能[J]. 李祥,王成焘,张文光,李元超. 上海交通大学学报. 2009(12)
[7]等离子喷涂HA涂层种植体的长期稳定性[J]. 王玉琛,王家伟. 中国口腔种植学杂志. 2009(01)
[8]增龄变化对钛种植体骨结合影响的实验研究[J]. 王海涛,潘巨利. 北京口腔医学. 2008(02)
[9]连骨假肢体界面理论的研究进展(综述)[J]. 单继刚,张波,宋科官,张涛. 伤残医学杂志. 2005(01)
博士论文
[1]面向骨植入体3D打印的多孔结构构建研究[D]. 施建平.东南大学 2018
硕士论文
[1]选择性激光烧结制备多孔钛的机械性能与生物相容性研究[D]. 毛梦芸.山东大学 2016
[2]5888例成年男性和女性身体成分与骨密度相关分析[D]. 肖泽宇.暨南大学 2013
[3]生物力学相容多孔钛的表面活化及与骨界面结合研究[D]. 赵朝勇.四川大学 2007
[4]植入性大腿假肢经皮器件的有限元分析及初步动物实验[D]. 郑立.四川大学 2004
本文编号：3313811
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3313811.html
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