人工股骨假體多尺度建模及其生物力學(xué)研究.pdf

1、由疾病、創(chuàng)傷等原因?qū)е碌墓晒侨睋p給患者的生活和工作帶來(lái)了極大的不便。為了幫患者恢復(fù)肢體功能，醫(yī)學(xué)人員先后提出了多種修復(fù)骨骼的方法，其中，人工假體修復(fù)技術(shù)，被認(rèn)為是治療各種骨缺損及關(guān)節(jié)疾病終末期病變最普遍、最有效的方法，但是隨著臨床研究的深入該方法也逐漸暴露出一些問(wèn)題，如:軟組織穿透、感染，假體折斷和松動(dòng)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，假體無(wú)菌性松動(dòng)是人工假體修復(fù)手術(shù)中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一，發(fā)生率約為7％-30％。
　　針對(duì)假體無(wú)菌性松動(dòng)這一問(wèn)題，本文提出

2、了基于CT圖像對(duì)植入的人工假體進(jìn)行多尺度建模方法，以提高假體與自體骨組織的匹配性能，減少假體植入對(duì)股骨內(nèi)部應(yīng)力分布的影響，防止骨骼自適應(yīng)重建的發(fā)生，從根本上減小假體發(fā)生松動(dòng)的可能性。
　　本文的研究工作主要包括以下四個(gè)方面:
　　(1)在查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地闡述了人體骨骼的結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性及其重建理論的最新研究進(jìn)展，并基于骨組織的自適應(yīng)重塑理論對(duì)假體產(chǎn)生無(wú)菌性松動(dòng)的機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　(2)將逆向工程技術(shù)

3、引入到人體骨骼的重建領(lǐng)域，基于醫(yī)學(xué)CT圖像建立了人體髖部的三維CAD模型，并利用Mimics軟件對(duì)修復(fù)手術(shù)進(jìn)行了模擬，獲得了所需植入假體的宏觀模型。
　　(3)基于醫(yī)學(xué)CT圖像建立了面向快速原型制造的組織工程化的多尺度假體的CAD模型，以提高假體與自體骨組織的匹配性能。
　　(4)利用ANSYS對(duì)由五種不同材料假體與股骨組成的裝配體模型以及股骨在切除腫瘤之前和之后的模型進(jìn)行了靜力學(xué)分析，驗(yàn)證了本文所提出的假體多尺度建模方法在