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《哈尔滨工业大学》 2008年
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股骨头保护体研制

顾海栋  
【摘要】:为解决在治疗股骨头缺血性坏死时,被置换在人体内的股骨头假体的松动、下沉等医学难题,本文在分析股骨头骨骼生长特点、生物力学特点以及股骨头坏死病因和治疗要求的基础上,依据坏死区和活骨强度分布特点,骨代谢规律,设计了一种旨在通过受力转移同时减少股骨头内部应力遮蔽等方法,达到既能持重又能减轻骨溶解,促进骨质生长的新型股骨头保护假体。 通过分析比较各种人体植入材料的力学性能、加工性能、生物相容性和发展趋势等因素,确定采用Ti6Al4V作为承力支架,采用镍钛记忆合金作为辅助承力的支撑框材料。 为提高加工质量和效率,本文还对所选材料Ti6Al4V及镍钛合金的重要加工参数和要点作了计算和说明。并实际试验加工了该股骨头保护体,印证了本文设计结构的可加工性,同时为后续生物力学模拟实验提供实验品。 本文还进行了简化三维模型的有限元力学分析,通过比较正常股骨头和置换本保护体后,不同步态,股骨头位移、应力变化,证明该保护假体不仅具有足够的机械支撑强度,满足其基本功能;而且通过新材料、新结构的设计应用而减轻股骨头内部应力遮蔽现象,能实现即期和长期稳定。 最后,模拟置换后初期、远期和正常股骨头三种状态在缓步时,股骨的薄弱环节——股骨颈的应变状况,证明:股骨头保护体的置换将不会使股骨颈超过其应变极限而致骨折,置换后远期更接近正常应变状态。 本文基本完成了股骨头保护体的设计、制造和校核等工作。期间,综合了骨外科学、解剖学、生物力学、材料学及特种材料加工工艺,利用有限元分析和物理模拟实验进行生物力学的测试,并为股骨头置换假体设计提供全新的思路。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:R318.6

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