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

发布时间：2022-01-20 00:17

　　髋关节是人体重要的运动及承载关节,但由于病变、事故等原因导致的髋关节功能障碍很大程度影响了患者的正常生活和工作。人工髋关节置换术是目前解决该问题的有效方法,其中股骨假体的生物力学性能对术后人工髋关节的稳定及长期疗效有重要影响,因此设计合理的股骨假体模型,使其更好地适应人体内部的生理环境尤为重要。随着有限元技术在生物力学领域的广泛应用,利用该技术辅助研发和评价新型假体以指导临床治疗成为医用生物力学领域的重要手段。本文以某骨科材料有限公司的Plus标准股骨假体和以其为原型优化改进的2052-2102新型假体为研究对象,通过生物力学性能的对比研究探究新型假体的优化效果,为企业后期生物力学试验和假体的优化设计提供理论参考。首先,对比研究了2052-2102新型股骨假体和Plus标准股骨假体的生物力学性能：基于医学图像三维重建技术完成了人体股骨的三维重建,将获得的股骨模型根据临床需要切割后分别与2052-2102和Plus假体装配,获得用于有限元分析的置换模型；对两种置换模型进行网格划分及有限元模拟相关设定后分别进行静态、步态和扭转载荷分析,对比分析结果,评估两种假体在使用安全性、置换稳定性、减... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 髋关节及股骨生物力学特点
    1.3 人工髋关节研究现状
        1.3.1 人工髋关节材料
        1.3.2 人工髋关节固定方式
    1.4 人工髋关节生物力学研究现状
        1.4.1 人工髋关节生物力学研究
        1.4.2 人工髋关节生物力学特点
        1.4.3 有限元技术在人工髋关节置换中的应用
    1.5 课题研究背景及意义
    1.6 本文主要研究内容
第二章 基于医学图像的2052-2102和Plus置换模型三维建模
    2.1 引言
    2.2 医学图像三维重建技术
        2.2.1 医学图像获取技术
        2.2.2 CT图像基础知识
        2.2.3 CT图像处理技术
        2.2.4 三维重建技术
    2.3 股骨的三维重建
        2.3.1 股骨图像的获取
        2.3.2 股骨图像的处理
        2.3.3 股骨的三维重建
    2.4 2052-2102和Plus股骨假体模型的建立
    2.5 2052-2102和Plus置换模型的建立
    2.6 本章小结
第三章 2052-2102和Plus假体置换有限元模型的建立及分析
    3.1 引言
    3.2 生物力学研究基础
        3.2.1 有限元基本思想
        3.2.2 生物力学研究约定
        3.2.3 人体髋关节运动及受力特点
    3.3 2052-2102 和Plus假体置换有限元模型的建立
        3.3.1 网格模型的建立
        3.3.2 材料性质的设定
        3.3.3 边界条件与载荷设定
    3.4 静态载荷下两种置换模型有限元分析结果及讨论
        3.4.1 应力分析
        3.4.2 位移分析
    3.5 步态载荷下两种置换模型有限元分析结果及讨论
        3.5.1 应力分析
        3.5.2 位移分析
    3.6 扭转载荷下两种置换模型有限元分析结果及讨论
        3.6.1 应力分析
        3.6.2 位移分析
        3.6.3 摩擦应力分析
    3.7 两种假体置换模型生物力学性能对比分析
    3.8 本章小结
第四章 股骨材料特性对2052-2102置换模型生物力学性能研究的影响
    4.1 引言
    4.2 股骨为非均质材料的2052-2102假体置换有限元模型的建立
        4.2.1 非均质材料给赋
        4.2.2 有限元模型的建立
    4.3 静态载荷下两种材料模型有限元分析结果及对比
        4.3.1 应力分析
        4.3.2 位移分析
    4.4 步态载荷下两种材料模型有限元分析结果及对比
        4.4.1 应力分析
        4.4.2 位移分析
    4.5 扭转载荷下两种材料模型有限元分析结果及对比
        4.5.1 应力分析
        4.5.2 位移分析
        4.5.3 摩擦应力分析
    4.6 两种材料模型对生物力学性能研究影响的讨论
    4.7 本章小结
第五章 2052-2102和Plus股骨假体疲劳寿命的对比研究
    5.1 引言
    5.2 疲劳寿命分析理论基础
        5.2.1 疲劳累积损伤基本理论
        5.2.2 材料S-N曲线
        5.2.3 疲劳分析流程及常用软件介绍
    5.3 疲劳分析及结果讨论
        5.3.1 不同材料模型对2052-2102新型假体疲劳寿命的影响
        5.3.2 2052-2102新型假体与Plus标准假体的疲劳寿命对比
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3597834