【摘 要】
:
伴随社会老龄化问题的进一步凸显,近些年膝关节骨性关节炎发病率不断提高,而在这种疾病发展至后期则有一定概率发生软骨下骨塌陷,进而造成膝关节内外翻等畸形问题,其中内翻畸形可合并股骨内侧骨缺损,给患者的生活带来了很大的影响。UKA(Unicompartmental Knee Arthroplasty)在治疗晚期骨性关节炎方面能够发挥比较理想的疗效,因手术创伤小、出血量少、术后恢复快、本体感觉好等优势已经
论文部分内容阅读
伴随社会老龄化问题的进一步凸显,近些年膝关节骨性关节炎发病率不断提高,而在这种疾病发展至后期则有一定概率发生软骨下骨塌陷,进而造成膝关节内外翻等畸形问题,其中内翻畸形可合并股骨内侧骨缺损,给患者的生活带来了很大的影响。UKA(Unicompartmental Knee Arthroplasty)在治疗晚期骨性关节炎方面能够发挥比较理想的疗效,因手术创伤小、出血量少、术后恢复快、本体感觉好等优势已经获得多数专家的认可,然而术后假体与骨质之间的以及假体与假体之间的松动失效问题一直是影响假体使用寿命的主要原因之一。因此,对单髁膝关节生物力学分析和对人工关节假体进行优化设计是非常有必要的。根据现阶段对膝关节置换手术的了解,并结合笔者对相关手术医师的咨询结果,本研究选取了假体髓腔延长杆长度、骨缺损范围和填充物材料属性这三个影响单髁膝关节置换效果的关键因素,以人体膝关节为研究对象,建立了较为完整的人体膝关节和假体数值的三维有限元模型。对模型进行材料属性定义、边界条件建立并施加载荷,通过有限元仿真进行受力分析并结合正交试验方法,对计算结果进行极差和方差分析,明确了材料属性对分析结果影响最大,其次是骨缺损范围,髓腔延长杆长度影响最小,证明使用金属材料填充股骨内侧髁骨缺损可以提高UKA假体的稳定性,适当扩大股骨内侧髁骨缺损填充范围不会影响UKA假体的稳定性,而改变假体的延长杆长度对UKA股骨假体稳定性的提高很小。本研究在建模过程中,运用了多种影像采集技术和软件,并依据单髁置换系统手术操作指南进行了模拟截骨,所构建的模型在解剖结构上更加完善和真实,如此就有效提升了有限元模拟的准确性。对于假体间存在的失稳问题,本文在既有的假体模型上进行了一定优化,在假体中内嵌位移和压力传感单元,通过传感器和电路配合,在假体脱离预定的运动轨迹或者上髁和内外髁间的压力过大时记录并反馈给外部的接受端,以期实现假体间的实时监测,提高假体的使用寿命。这些研究结果对膝关节生物力学的研究以及假体的设计方向提供了参考价值和科学指导。
其他文献
锂离子电池因为具有能量密度高、充放电压高与环保耐用等特点被广泛应用在储能系统和电力驱动系统。然而,电池在工作时因为电阻和发生电化学反应等因素产生的热量使电池温度持续上升,一旦进入热失控状态就可能引起电池自燃。此外,温升使锂离子电池发生膨胀变形。当变形过大时,电池结构容易破坏。显然,电池在充放电过程中涉及热和变形的问题。本文考虑外部环境的热辐射效应,对电池工作过程中的热-变形(力)耦合问题展开相关研
冗余机械臂运动灵活且能实现避奇异和避障功能,在智能制造、医疗手术、航天在轨服务等众多领域中应用广泛。逆运动学是机械臂运动、控制的基础,对实现精准控制和智能应用具有重要意义。受关节冗余运动影响,末端执行器空间位姿与关节角的映射关系变的更为复杂,直接求解其逆运动学十分困难。所以,如何从解空间中获得有效解是逆运动学问题的核心。群搜索算法是一类通过预设群体在解空间寻找最优解的优化算法,具有强解耦性与鲁棒性
冗余自由度机械臂具有灵巧性的优势,被广泛应用于智能制造、医疗手术等领域,但也存在机械臂逆运动学求解和路径规划复杂等问题。论文针对机械臂逆运动学求解过程中未将驱动器误差考虑在内,导致末端期望位置与实际位置存在偏差;路径规划全局最优或者近优的轨迹难以获得等问题,开展冗余机械臂关节空间不确定性逆运动学求解和路径规划算法研究,主要内容如下:论文基于7-DOF(7 Degrees of Freedom)机械
节约型双相不锈钢通过N、Mn等元素代替Ni、Mo,在降低成本的同时保持了良好的力学与耐腐蚀性能。但由于节约型双相不锈钢N含量高,其热塑性较差。冷轧加工工艺技术成熟,产品尺寸精度高、表面质量好、组织结构稳定,能有效避免热加工过程中产生的缺陷并保证材料良好的性能。本课题选用NSSC2120双相不锈钢作为研究对象,研究节约型双相不锈钢冷轧及退火热处理工艺对其组织和性能的影响规律。本文采用中频感应炉制备N
随着信息技术的发展,智能制造成为制造业的发展重心。如何将车间生产过程与信息技术结合,实现准确、高效的实时车间生产过程监控,是现代机加工车间直面的难题。本文以机加工车间作为研究背景,将工件加工过程的功率数据作为监控信息的重点,分别研究大型工件和多品种中小型工件的加工过程监控技术,并开发基于功率数据的机加工车间生产状态监控原型系统,具体内容如下所示。首先,分析机加工车间的生产特点,对工件的加工工艺进行
社会的快速发展要求现代制造业能够提高制造效率,而提高熔敷速度是电弧增材制造领域提高制造效率最直接、快速的手段。熔敷效率随着熔敷速度的增加而提升,从而提高制造效率。但过高的熔敷速度会造成诸如咬边、驼峰等成形缺陷,因此提升熔敷效率的同时必须保证成形件的尺寸精度与成形质量。关于驼峰效应的研究普遍停留在单层焊道上,而电弧增材的特点在于多层熔敷,因此研究电弧增材多层熔敷过程中的驼峰效应形成机理及影响因素,探
本文主要是以开发一种基于Ubuntu的高速、高精度、低成本、具有模块化、标准化、可配置、可重构的开放式软件型数控系统为目标,在课题组前期研究的基于PC+可编程I/O接口的开放式数控系统体系结构的基础上,针对可编程I/O接口数少、断电易失、控制面板占用I/O接口数较多的问题,提出可编程I/O接口卡的I/O接口扩展方法。为完善数控系统硬件层开关控制功能,研究了控制面板逻辑单元。针对课题组前期使用的可编
现如今,条码作为一种信息存储手段随处可见,应用非常广泛。条码检测作为解码的前要步骤,具有很重要的应用价值。足够快速、准确的检测算法是有效应用的前提,但是在实际工业场景中,待检测的条码往往存在于非常复杂的环境中,如物流快递场景、电路板场景等。此外,这些场景下又会出现模糊、高密等不利于检测的状态。传统方法往往是针对特定场景、特定不利条件进行单独算法设计,面对非常恶劣的不利条件鲁棒性非常低。面向这些问题
双相不锈钢的结构由铁素体与奥氏体两相组成,具有优异的力学与耐腐蚀性能,应用领域广泛。节约型双相不锈钢体现了资源节约的理念,是目前双相不锈钢研究的热点,但其综合性能与超级双相不锈钢相比还有一定的差距。合金元素W普遍用于各类单相不锈钢,对提高其力学与耐腐蚀性能具有突出作用。因此,本文研究W含量及不同热处理工艺对节约型双相不锈钢的组织与性能的影响规律,以期进一步提高其力学与耐腐蚀性能。本文以节约型双相不
新能源汽车集传统汽车制造和5G车联网、云计算、智能驾驶等高新技术于一身,推动汽车从简单代步工具向人工智能载体变革,促进了能源结构的调整,加快了交通体系、信息通信和智慧城市的建立,对人类社会可持续发展具有深远影响。新能源汽车已经是各大传统车企谋求转型升级的重要途径,也是驱动世界经济复苏的重要动力引擎。国家对新能源汽车研发的重点支持和市场剧烈竞争都对车用电机的效率、功率密度和振动噪声等性能指标提出了更