基于数字化3D技术的股骨假体再设计与激光选区熔化制造
本文关键词: 数字化D技术 增材制造 激光选区熔化 股骨假体 成型性能 出处:《光学精密工程》2014年08期 论文类型:期刊论文
【摘要】:研究了基于数字化3D技术的全膝置换股骨假体再设计并通过激光选区熔化(SLM)技术直接制造了股骨假体,以满足医学上对全膝置换股骨假体的高适配性要求。对一名患者的全膝关节CT连续断层图像提取股骨3D模型,根据骨科医生手术规划进行了数字化3D解剖与测量,并据此对目前商业化的假体进行了重新设计。然后,利用SLM技术直接制造了再设计完成的3D股骨假体模型,并讨论了制造工艺参数、机械性能、空间优化摆放位置以及成型精度等关键技术。实验结果显示:依据患者股骨远端解剖参数可完成股骨假体的3D模型再设计并可利用SLM技术直接制造出股骨假体,单个股骨假体成型时间为5.2h,成型精度标准偏差为0.030mm,成型致密度达到99.02%;热处理后成型性能优于美国实验材料学会(ASTM)F75的铸造标准。得到的结果表明该项技术可以快速制造完成患者所需要的股骨假体,且成型性能优良。
[Abstract]:The redesign of total knee replacement femoral prosthesis based on digital 3D technology was studied and the femur prosthesis was directly fabricated by laser selective fusion technique (SLM). In order to meet the medical requirements for the high adaptability of total knee replacement femoral prosthesis, 3D model of femur was extracted from CT continuous tomography image of one patient, and digital 3D anatomy and measurement were carried out according to the surgical plan of orthopedic surgeon. Based on this, the commercial prosthesis is redesigned. Then, the 3D femoral prosthesis model which is redesigned and completed is manufactured directly by using SLM technology, and the manufacturing process parameters and mechanical properties are discussed. The experimental results show that the 3D model of the femoral prosthesis can be redesigned according to the anatomical parameters of the distal femur, and the femoral prosthesis can be manufactured directly by SLM technology. The molding time of single femur prosthesis is 5.2 h, the standard deviation of forming precision is 0.030 mm, and the forming density is 99.022.The casting performance after heat treatment is better than the casting standard of ASTM F75. The results show that this technology can be used quickly. Manufacturing the femoral prosthesis needed to complete the patient, And the molding performance is excellent.
【作者单位】: 华南理工大学机械与汽车工程学院;北京大学第三医院运动医学研究所;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(No.81327001) 广东省自然科学基金资助项目(No.S2012040007516) 教育部博士点基金资助项目(No.2012017212004)
【分类号】:R318.17
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,本文编号:1541507
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