3D打印髋关节假体多孔结构力学性能的数值仿真和实验研究
发布时间：2021-08-05 04:41
髋关节是维持人体日常活动的重要关节之一,同时也较容易损伤从而引发疾病,目前髋关节置换术是治疗髋关节疾病的有效手段。随着患者逐渐趋于年轻化,如何将髋关节假体使用寿命延长是近年来研究的热点。计算机辅助技术（Computer Aided Design,CAD）和3D打印技术（Three-dimensional Printing）的快速发展,为髋关节假体的优化设计提供了新的技术支持。3D打印技术具有精确并且可以控制微小孔隙的制造工艺,可以根据患者自身情况为其设计个体化假体。将单元体（Unit Cell）结构在三维空间内进行有序地堆积可以得到多孔结构,将髋关节假体内部设计为多孔结构可以增强假体的稳定性,缓解其应力遮挡现象,延长其使用寿命。本文的主要研究内容:首先选用立方体型、对角型、柱八面体型、体心立方型4种不同的单元体结构,将单元体结构的支柱直径设定在700-1000μm范围之间、孔隙尺寸设计为600μm、孔隙率设计为49%,分别将4种不同的单元体结构在三维空间内进行有序排列,得到4种不同的钛合金多孔结构,建立4种多孔结构的几何模型和有限元模型,模拟压缩实验进行有限元仿真分析,探究不同多孔结构...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
髋关节结构示意图
第1章绪论3图1.2人工髋关节置换术人工髋关节假体由假体柄和股骨头（也称为活头）组成（如图1.3所示），根据人体髋关节的结构，将假体植入到股骨的髓腔中，通过股骨头与臼杯或者髋臼假体配合，实现旋转等运动，维持股骨的正常生理活动[4]。图1.3人工髋关节假体日常生活中导致髋关节损伤的原因有很多，可能与骨关节炎、骨质疏松症、类风湿关节炎、肥胖、先天畸形、股骨颈骨折、酗酒、激素、外伤等有关[5]。随着老年人口的
第1章绪论3图1.2人工髋关节置换术人工髋关节假体由假体柄和股骨头（也称为活头）组成（如图1.3所示），根据人体髋关节的结构，将假体植入到股骨的髓腔中，通过股骨头与臼杯或者髋臼假体配合，实现旋转等运动，维持股骨的正常生理活动[4]。图1.3人工髋关节假体日常生活中导致髋关节损伤的原因有很多，可能与骨关节炎、骨质疏松症、类风湿关节炎、肥胖、先天畸形、股骨颈骨折、酗酒、激素、外伤等有关[5]。随着老年人口的
【参考文献】：
期刊论文
[1]Trabecular-like Ti-6Al-4V scaffolds for orthopedic: fabrication by selective laser melting and in vitro biocompatibility[J]. Huixin Liang,Youwen Yang,Deqiao Xie,Lan Li,Ning Mao,Changjiang Wang,Zongjun Tian,Qing Jiang,Lida Shen. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]走进日常生活的3D打印[J]. 李忠东. 科学24小时. 2018(09)
[3]SLM制备的Ti6Al4V轻质点阵结构多目标结构优化设计研究[J]. 柏龙,熊飞,陈晓红,易长炎,张俊芳,陈锐. 机械工程学报. 2018(05)
[4]持续性健康教育在高龄患者人工髋关节置换术中的应用[J]. 陈智群,曾秋香,罗良华. 中国现代医药杂志. 2013(10)
[5]无菌性松动的病因学研究进展[J]. 鲁凡,王晶,戚仁斌. 中国病理生理杂志. 2013(09)
[6]制造者和制造业者的区别[J]. 大卫·罗特曼. 科技创业. 2013(Z1)
[7]初次全髋关节置换术选择骨水泥或生物型固定方式的比较[J]. 王坤正. 中华关节外科杂志(电子版). 2012(04)
[8]髋关节的主要作用肌及训练方法[J]. 李宇航. 田径. 2009(03)
[9]金属对金属大直径股骨头全髋关节假体初步临床应用体会[J]. 胡如印,田晓滨,孙立,邱冰,韩伟. 山东医药. 2009(04)
[10]人工髋关节假体材料的研究进展[J]. 张磊磊,李贺军,李克智,王朋云,徐新行. 材料导报. 2008(04)
博士论文
[1]CroweⅣ型成人DDH股骨近端形态测量及（EBM RP）金属3D打印个性化人工股骨柄假体研究[D]. 刘宏伟.苏州大学 2015
[2]人工髋关节的磨损行为及磨粒形态研究[D]. 黄传辉.中国矿业大学（北京） 2004
硕士论文
[1]3D打印膝关节假体多孔结构对骨组织应力遮挡影响的数值仿真研究[D]. 张凯雯.吉林大学 2019
[2]基于增材制造的Ti6Al4V股骨支架孔隙结构设计及性能研究[D]. 史小全.哈尔滨工业大学 2018
[3]股骨假体柄优化设计研究[D]. 李林根.华侨大学 2017
[4]2052-2102和Plus两种股骨假体生物力学性能有限元分析及对比研究[D]. 孟晓宁.山东大学 2016
[5]复合结构多孔钛合金支架设计及制作技术研究[D]. 王春晓.上海交通大学 2015
[6]全髋关节置换中股骨和假体的三维重建及有限元分析[D]. 仲照明.吉林大学 2012
本文编号：3323089
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
髋关节结构示意图
第1章绪论3图1.2人工髋关节置换术人工髋关节假体由假体柄和股骨头（也称为活头）组成（如图1.3所示），根据人体髋关节的结构，将假体植入到股骨的髓腔中，通过股骨头与臼杯或者髋臼假体配合，实现旋转等运动，维持股骨的正常生理活动[4]。图1.3人工髋关节假体日常生活中导致髋关节损伤的原因有很多，可能与骨关节炎、骨质疏松症、类风湿关节炎、肥胖、先天畸形、股骨颈骨折、酗酒、激素、外伤等有关[5]。随着老年人口的
第1章绪论3图1.2人工髋关节置换术人工髋关节假体由假体柄和股骨头（也称为活头）组成（如图1.3所示），根据人体髋关节的结构，将假体植入到股骨的髓腔中，通过股骨头与臼杯或者髋臼假体配合，实现旋转等运动，维持股骨的正常生理活动[4]。图1.3人工髋关节假体日常生活中导致髋关节损伤的原因有很多，可能与骨关节炎、骨质疏松症、类风湿关节炎、肥胖、先天畸形、股骨颈骨折、酗酒、激素、外伤等有关[5]。随着老年人口的
【参考文献】：
期刊论文
[1]Trabecular-like Ti-6Al-4V scaffolds for orthopedic: fabrication by selective laser melting and in vitro biocompatibility[J]. Huixin Liang,Youwen Yang,Deqiao Xie,Lan Li,Ning Mao,Changjiang Wang,Zongjun Tian,Qing Jiang,Lida Shen. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]走进日常生活的3D打印[J]. 李忠东. 科学24小时. 2018(09)
[3]SLM制备的Ti6Al4V轻质点阵结构多目标结构优化设计研究[J]. 柏龙,熊飞,陈晓红,易长炎,张俊芳,陈锐. 机械工程学报. 2018(05)
[4]持续性健康教育在高龄患者人工髋关节置换术中的应用[J]. 陈智群,曾秋香,罗良华. 中国现代医药杂志. 2013(10)
[5]无菌性松动的病因学研究进展[J]. 鲁凡,王晶,戚仁斌. 中国病理生理杂志. 2013(09)
[6]制造者和制造业者的区别[J]. 大卫·罗特曼. 科技创业. 2013(Z1)
[7]初次全髋关节置换术选择骨水泥或生物型固定方式的比较[J]. 王坤正. 中华关节外科杂志(电子版). 2012(04)
[8]髋关节的主要作用肌及训练方法[J]. 李宇航. 田径. 2009(03)
[9]金属对金属大直径股骨头全髋关节假体初步临床应用体会[J]. 胡如印,田晓滨,孙立,邱冰,韩伟. 山东医药. 2009(04)
[10]人工髋关节假体材料的研究进展[J]. 张磊磊,李贺军,李克智,王朋云,徐新行. 材料导报. 2008(04)
博士论文
[1]CroweⅣ型成人DDH股骨近端形态测量及（EBM RP）金属3D打印个性化人工股骨柄假体研究[D]. 刘宏伟.苏州大学 2015
[2]人工髋关节的磨损行为及磨粒形态研究[D]. 黄传辉.中国矿业大学（北京） 2004
硕士论文
[1]3D打印膝关节假体多孔结构对骨组织应力遮挡影响的数值仿真研究[D]. 张凯雯.吉林大学 2019
[2]基于增材制造的Ti6Al4V股骨支架孔隙结构设计及性能研究[D]. 史小全.哈尔滨工业大学 2018
[3]股骨假体柄优化设计研究[D]. 李林根.华侨大学 2017
[4]2052-2102和Plus两种股骨假体生物力学性能有限元分析及对比研究[D]. 孟晓宁.山东大学 2016
[5]复合结构多孔钛合金支架设计及制作技术研究[D]. 王春晓.上海交通大学 2015
[6]全髋关节置换中股骨和假体的三维重建及有限元分析[D]. 仲照明.吉林大学 2012
本文编号：3323089
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