膝关节数字化骨形态学研究及假体设计

发布时间：2017-09-19 07:29

  本文关键词：膝关节数字化骨形态学研究及假体设计

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【摘要】：目前人工膝关节置换手术中使用的大多数假体，是根据膝关节医学解剖所获得的几何外型尺寸，以及假体的手术后稳定性与运动特性进行设计的。因此，膝关节骨几何学与形态学的研究，是假体设计工作的基础内容。测量截骨前后膝关节股骨远端、胫骨近端的形态学数据，是设计出符合亚洲人群膝关节的解剖型人工假体的一个重要方向。 本论文利用数字化和CT扫描技术，对正常膝关节截骨前后股骨远端、胫骨近端各特征参数，进行了测量和研究，建立了膝关节数字模型数据库，探讨了各参数相互关系，，以及归一化标准化了膝关节数据，并以此为设计依据，结合良好的假体设计理念和方法，设计出适合的膝关节假体。 首先利用CT扫描及三维重建技术，获得膝关节股骨和胫骨三维模型及形态学数据，分析了膝关节的解剖形态，为制作膝关节假体提供了一定的数据依据。通过对正常膝关节进行CT扫描，应用Mimics10.01进行膝关节三维重建，定位、模拟截骨胫骨近端，测量股骨远端、胫骨近端各参数，结果用统计软件IBM SPSS Statistics19.0统计学分析处理，最终建立了膝关节数字模型数据库，探索了膝关节各特征参数的相互关系，为膝关节假体设计提供了形态学数据。 基于骨形态学的研究，考虑膝关节的运动学特性，膝关节的主要特征参数，影响人工关节置换术的关键因素，以及良好的假体设计理念和方法，使用Pro-e进行膝关节假体结构设计，完成了股骨组件、胫骨平台组件及胫骨平台衬垫的结构设计。 基于上述假体结构设计的结果，应用ANSYS Workbench14.0对膝关节假体结构模型进行仿真静力学分析，分析不同屈膝角度下的假体模型应力应变情况，并完成假体结构的优化，并且探索出假体设计的一种良好方法。
【关键词】：三维重建 膝关节 骨形态学 假体设计 有限元分析
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题概述8-9
• 1.2 国内外相关技术研究现状及发展趋势9-11
• 1.3 研究内容11-13
• 2 膝关节骨形态建模及测量13-26
• 2.1 膝关节三维建模13-17
• 2.2 膝关节股骨及胫骨特征参数测量17-18
• 2.3 膝关节股骨、胫骨各参数统计分析18-26
• 3 膝关节假体三维造型设计26-38
• 3.1 假体方案设计26-34
• 3.2 假体结构设计34-38
• 4 膝关节假体力学分析38-50
• 4.1 前言38
• 4.2 有限元分析基本参数设置38-40
• 4.3 不同屈膝角度的假体静力学分析40-49
• 4.4 总结与分析49-50
• 5 总结与展望50-52
• 5.1 全文总结50-51
• 5.2 研究展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-56
• 附录 攻读学位期间发表学术论文目录56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张虎,李涤尘,孙明林,王臻,卢凤兰;定制化单侧膝关节假体设计与快速制造方法研究[J];北京生物医学工程;2003年04期

2 张美超,赵卫东,原林,李鉴轶,唐雷,钟世镇;建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模型[J];第一军医大学学报;2003年06期

3 潘哲尔;黄加张;顾湘杰;丁祖泉;张纯武;叶澄宇;李建策;;磁共振影像膝关节三维有限元模型的建立[J];中国骨与关节损伤杂志;2006年04期

4 许玉林,孙允高,张春林;膝关节动力学模型的研究进展[J];国外医学.生物医学工程分册;2004年01期

5 孙明举 ,王岩 ,陈继营 ,杨晓光 ,蒋向华 ,刘刘 ,崔健;国人正常膝关节几何学及其参数的测量[J];解放军医学杂志;2002年12期

6 周飞虎,王岩,周勇刚,崔建;计算机辅助设计在膝关节形态学研究中的应用[J];军医进修学院学报;2004年05期

7 王西十,白瑞蒲;关于人膝关节生物力学模型的研究现状[J];力学进展;1999年02期

8 何毓珏;冯明光;徐长明;王成焘;;膝关节矢状面机构模型[J];生物医学工程学杂志;2006年02期

9 刘斯润,冷晓明,黄力;3D-FS-SPGR序列结合三维重建技术在膝关节软骨病损诊断中的应用[J];实用放射学杂志;2002年11期

10 鲍春雨;孟庆华;;基于有限元法人体膝关节生物力学模型的建立与分析[J];武汉体育学院学报;2010年05期

本文编号：880339