股骨假体置换手术是解决股骨部位肿瘤、损伤、炎症等病变的最有效的方式,然而,目前手术中采用的高弹性模量的系列化股骨假体往往并不能完全匹配患者的个性化股骨特征,造成应力遮挡等术后不良反应。随着制造技术的发展,增材制造技术可以在最大程度上降低模型的复杂度对制造工艺的影响,多孔结构由于其较低的弹性模量和力学性能可调控性正成为理想的骨科植入假体。本文提出一种能够根据股骨CT数据以及股骨受力情况进行宏微一体结构个性化参数建模设计方法,设计出的多孔结构股骨假体能有效降低股骨应力遮挡效应。主要研究内容如下:(1)针对系列化假体不能精确匹配患者的股骨力学特征,现有个性化假体的建模流程需要利用多种CAD软件,过程复杂设计周期长的问题。本文基于患者的股骨CT数据提取特征,提出了股骨假体宏微一体参数化建模的方法,实现了个性化假体自动化建模。(2)针对实体假体的高弹性模量容易造成股骨应力遮挡等术后不良反应的问题,提出复杂多孔结构假体建模方法,实现了多孔结构部分与股骨假体的随形匹配优化设计。(3)考虑到不同多孔结构的力学特性不同,对股骨载荷条件的适应性不同,以五种典型多孔结构为例,分析不同多孔结构的力学特性,实现五种不同的多孔结构假体的结构建模优化,并通过生物力学分析实验,实现了股骨上受到的应力遮挡效应的有效缓解。(4)针对多孔结构股骨假体在多孔结构部分和实体部分的结合处出现应力集中的问题,提出一种基于多孔结构假体所受应力的力学性能优化方法,能够有效地将多孔结构股骨假体上的应力降低到钛合金疲劳极限值下。(5)基于VS2015和Opencascad开源建模平台,开发了个性化股骨假体宏微结构建模系统,实现了股骨假体宏微观结构的参数化建模设计。