人工髋关节假体置换的生物力学研究

发布时间：2017-04-08 19:22

  本文关键词：人工髋关节假体置换的生物力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：髋关节置换是修复髋关节功能的重要治疗方法,由于股骨和髋关节假体的力学性能差异导致术后产生假体断裂、假体下沉好人假体松动等等中远期并发症。对髋关节置换的力学性能的研究是解决髋关节置换后中远期并发症的重中之重,也为人工髋关节假体的设计提供准确的几何参数和力学依据,从源头上提升我国人工髋关节假体的设计水平。主要研究内容如下:(1)介绍髋关节置换的国内外研究现状;阐述人体髋关节的解剖结构、髋关节假体的结构,为髋关节置换的研究工作提供研究思路和理论支持。(2)利用人工股骨和人工骨盆的扫描图像数据在逆向工程软件中进行人工股骨、人工骨盆的三维模型的重建,利用ProE、Geomagic进行模拟切除病变组织的股骨、髋关节假体柄、人工股骨头、骨臼及衬垫的三维重建,导入ANSYS建立髋关节置换前后髋关节有限元分析模型(包括有骨盆和无骨盆)。(3)进行数值模拟,采用ANSYS软件对髋关节置换前后(包括有骨盆和无骨盆)进行有限元分析,对比无骨盆髋关节置换前后力学性能差异,以及有骨盆髋关节置换前后的力学性能差异。(4)进行电测实验,设计与数值模拟对应的电测实验,研究无骨盆髋关节置换前后力学性能差异,以及有骨盆髋关节置换前后的力学性能差异。(5)通过对髋关节置换实验与数值模拟结果的对比分析,研究髋关节置换的生物力学性能,通过研究髋关节置换实验数据与数值模拟的结果所得的应力应变情况是否一致确定数值模拟的精确性与可行性。
【关键词】：髋关节置换 有限元分析 电测实验
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.01;R687.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 髋关节置换的国内外研究现状9-10
• 1.3 人工髋关节假体材料的研究现状10-11
• 1.4 人体髋关节11-13
• 1.4.1 股骨的解剖结构11-12
• 1.4.2 髋关节的解剖结构12-13
• 1.4.3 人工髋节的结构13
• 1.5 论文的研究目的、内容及章节安排13-14
• 1.5.1 研究目的13
• 1.5.2 研究内容13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 第二章 髋关节置换三维模型的建立15-23
• 2.1 逆向工程及相关软件简介15-16
• 2.2 髋关节置换前股骨三维模型的建立16-18
• 2.3 髋关节置换后股骨三维模型的建立18-19
• 2.4 髋关节假体三维模型的建立19-20
• 2.5 臼杯、衬垫三维模型的建立20-21
• 2.6 髋关节骨盆三维模型的建立21-22
• 2.6.1 髋关节置换前骨盆三维模型的建立21
• 2.6.2 髋关节置换后骨盆三维模型的建立21-22
• 2.7 本章小结22-23
• 第三章 髋关节置换的数值模拟23-35
• 3.1 髋关节数值模拟假设的基本条件23
• 3.2 髋关节三维实体模型导入ANSYS软件23-25
• 3.2.1 健康髋关节三维实体模型导入ANSYS软件23-24
• 3.2.2 置换髋关节三维实体模型导入ANSYS软件24-25
• 3.3 定义单元类型和材料属性25
• 3.4 划分网格及接触设置25-26
• 3.5 边界条件设置26-27
• 3.6 计算求解27
• 3.7 数值模拟的结果27-34
• 3.7.1 髋关节在生理载荷下的应变场结果与分析27-30
• 3.7.2 髋关节在生理载荷下的应力场结果与分析30-33
• 3.7.3 髋关节在生理载荷下的位移场结果与分析33-34
• 3.8 本章小结34-35
• 第四章 髋关节置换的电测实验35-41
• 4.1 电测法简介35
• 4.2 电测实验模型测点的布置35-36
• 4.3 髋关节电测实验的概述36-38
• 4.4 实验数据统计38
• 4.5 髋关节置换实验结果的对比38-39
• 4.5.1 髋关节置换前后无骨盆（实验）结果对比分析38-39
• 4.5.2 髋关节置换前后有骨盆（实验）结果对比分析39
• 4.6 本章小结39-41
• 第五章 数值模拟结果与相应的电测实验结果对比分析41-51
• 5.1 髋关节置换的数值模拟结果的提取41-45
• 5.2 髋关节置换数值模拟结果的对比45-46
• 5.2.1 髋关节置换前后无骨盆数值模拟结果对比45-46
• 5.2.2 髋关节置换前后有骨盆数值模拟结果对比46
• 5.3 髋关节置换实验与数值模拟结果的对比46-49
• 5.4 髋关节置换结果分析49-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第六章 结论与展望51-52
• 6.1 结论51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-55
• 发表论文和科研情况说明55-56
• 致谢56-57

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