定制式人工髋关节假体设计/力传递分析/制造技术研究

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人体股骨髓腔有绝对的差异性。临床上应用的标准化、系列化的人工髋关节假体不能与每个人的股骨髓腔精确匹配,导致假体的力学传递特性改变较大,致使人工髋关节假体置换术后,会存在应力遮蔽、骨溶解、无菌松动等一系列问题,给患者造成极大的痛苦。根据病人股骨髓腔特点和股骨力学传递模型,设计制造出与患者股骨髓腔相匹配的定制式人工髋关节假体,不但能满足患者对人工髋关节假体的个性化要求,而且能减小应力遮蔽和无菌松动的发生率,延长假体使用寿命,提高假体的稳定性。由于定制式人工髋关节假体的外形复杂,增大了假体的加工难度且加工精度不高,造成了加工成本高、周期长,很难得到广泛的普及。  本文基于CT影像技术,利用Mimics软件对股骨髓腔进行了精确建模,在髓腔模型的基础上,利用Pro/E软件设计出定制式人工髋关节假体的结构模型,包含假体柄、袖套、假体颈部。  临床上人工髋关节假体与股骨髓腔有不同的匹配形式,本文建立了相应的匹配形式下的力学传递模型,如远端匹配、近端匹配、远近端匹配等,并建立假体与股骨的有限元模型进行有限元分析,验证本文所建立的力学传递模型是否正确。  鉴于定制式人工髋关节假体加工难度大,精度不高的现状,本文提出了一种基于机器人集成磨削系统的加工方法。利用ArtCam软件对假体磨削进行自动轨迹规划,编写程序对轨迹优化处理并转化为机器人加工程序,利用ABBRobotStudio软件进行加工过程仿真,为假体实际加工做准备。
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