面向3D打印可变模量金属假体的微结构设计
[Abstract]:In order to solve the problem of stress occlusion caused by the large difference of elastic modulus between prosthesis and bone, based on the advantage of 3D printing in the fabrication of porous microstructures, the design of prosthesis as porous structure can effectively reduce the modulus and relieve the stress occlusion. However, how to optimize the geometric parameters of microstructures to achieve the optimal matching of prosthetic modulus has not been solved. Therefore, a 3D print-oriented microstructural design method for metal prosthesis with variable modulus is proposed, which aims to obtain a bioprosthesis with machinability that matches the modulus of the host bone. The elastic moduli of two kinds of porous elements along axial, plane and diagonal directions are calculated by finite element method for (BCC) and (RBCC),. The functional relationship between the elastic modulus of the element and the diameter of the pillar is established. The variation of the anisotropy of the element with the diameter of the pillar is analyzed, and the influence of the edge diameter and the size of the element on the elastic modulus of the element is studied. The results show that the equivalent elastic modulus and bone modulus of the unit can be achieved by reducing the diameter of the pillar in the range of machining accuracy. The BCC element is better than the RBCC element in isotropy, and increasing the edge diameter can improve the isotropy of the element. Because the BCC element can realize the continuous splicing of the interface of the adjacent units with different moduli, the BCC element is used to construct the prosthesis with adjustable moduli, and the variable modulus range is 15.9 ~ 100 GPa.. This design method can be used to construct biological prosthesis with modulus gradient structure to achieve optimal distribution of joint stress.
【作者单位】: 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室;陕西恒通智能机器有限公司;利兹大学机械工程学院;
【基金】:陕西省科技统筹工程计划(2014KTZB01-02-02) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目
【分类号】:R318.08
【参考文献】
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1 王镓垠;柴磊;刘利彪;赵欣如;许雨帆;周新伟;张伟明;王小红;;人体器官3D打印的最新进展[J];机械工程学报;2014年23期
2 朱康平;祝建雯;曲恒磊;;国外生物医用钛合金的发展现状[J];稀有金属材料与工程;2012年11期
【共引文献】
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1 石世威;袁志山;王永辉;崔跃;李君涛;冯昭伟;尚再艳;朱明;;热处理对镍钛合金组织和相变特性的影响[J];材料热处理学报;2017年02期
2 康建峰;王玲;孙畅宁;李涤尘;靳忠民;;面向3D打印可变模量金属假体的微结构设计[J];机械工程学报;2017年05期
3 陈斌;孙威;赵颉;胡常青;;亚稳β型钛合金中的{332}〈113〉变形孪晶[J];材料工程;2017年01期
4 李璐伶;;医用钛合金的研究与应用[J];当代化工研究;2016年09期
5 李丽玲;李彬;丁焕文;田联房;;基于可视化交互的计算机辅助椎弓根螺钉植入系统及关键技术[J];生物医学工程研究;2016年04期
6 马北越;张博文;于景坤;曲选辉;;3D打印技术及先进应用研究进展[J];材料研究与应用;2016年04期
7 姜琛凯;;新常态下智慧养老生态链的构建——基于供需视角的分析框架及路径选择[J];山东财经大学学报;2016年06期
8 霍东兴;梁精龙;李慧;谢珊珊;杨宇;;钛合金研究及应用进展[J];铸造技术;2016年10期
9 刘超;孔祥吉;况春江;;生物医用二级纯钛注射成形研究[J];粉末冶金技术;2016年04期
10 郭文文;曹慧;刘静;;3D打印技术在生物医学领域的应用[J];中国临床研究;2016年08期
【二级参考文献】
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1 肖友华;陈杨;焦海峰;蔡志江;;组织工程血管支架制备工艺的研究进展[J];高分子通报;2012年10期
2 贺健康;刘亚雄;连芩;王玲;靳忠民;李涤尘;;面向重要实质器官的生物制造技术[J];中国生物工程杂志;2012年09期
3 常强;潘世杰;鲁峰;;促进脂肪组织工程再血管化的相关研究进展[J];中国修复重建外科杂志;2011年08期
4 江静;祁文军;阿地力·莫明;;快速成型技术在医学上的应用[J];机械设计与制造;2011年05期
5 吴纪楠;龚振宇;陈觉尧;陈俊兰;王千;许志杰;郑巧仪;刘亚雄;王忠东;;基于快速成型技术制作个体化下颌人工骨的临床应用[J];中华口腔医学研究杂志(电子版);2011年02期
6 孔子任;杨晓娟;田卫东;;生长因子在脂肪组织工程血管化中的研究[J];国际口腔医学杂志;2010年05期
7 崔同魁;颜永年;张人佶;徐铭恩;王小红;;血管化脂肪组织研究进展[J];机械工程学报;2010年05期
8 汪黎明;陈鑫;徐明;;细胞与组织工程血管支架的黏附方法选择[J];江苏医药;2008年05期
9 房岩;孙刚;丛茜;任露泉;;仿生材料学研究进展[J];农业机械学报;2006年11期
10 刘阳;谭最;;快速成型制作组织工程带瓣静脉支架模型[J];武汉大学学报(医学版);2006年06期
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3 孙晓黎,张之虎,徐英忱,任仲文,朱东明,盛静芳;国产珊瑚状髋关节金属假体的生物性固定作用的初步实验观察[J];北京医科大学学报;1986年02期
4 张海波;王义生;贾思明;;大直径金属对金属假体全髋关节置换术的近期疗效[J];中国骨与关节损伤杂志;2011年04期
5 邹樝;戴闽;;金属人工髋关节磨损机制及并发症研究进展[J];国际骨科学杂志;2011年05期
6 李奉龙;姜春岩;鲁谊;朱以明;刘心;吴关;;采用骨小梁金属假体进行人工肩关节置换治疗复杂肱骨近端骨折[J];北京大学学报(医学版);2012年06期
7 ;[J];;年期
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2 庞清江;叶奕;陈先军;;30岁或更年轻的患者金属对金属假体全髋关节置换术[A];2012年浙江省骨科学术年会论文集[C];2012年
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1 王达文;中空金属假体复合rhBMP-2的骨界面及腔室内成骨的实验研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2006年
2 希兰(Wanigamuni Hiran Kumar Wimalaratne);[D];华中科技大学;2012年
,本文编号:2393488
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