基于RE-RP技術(shù)的人工膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)與制造.pdf

1、人工膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)典型的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，它涉及關(guān)節(jié)外科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和力學(xué)、醫(yī)學(xué)圖像處理及CAD模型重構(gòu)等技術(shù)，是醫(yī)學(xué)與工程力學(xué)結(jié)合的結(jié)晶。國(guó)內(nèi)人工膝關(guān)節(jié)市場(chǎng)以進(jìn)口產(chǎn)品為主，價(jià)格昂貴。進(jìn)口膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)參數(shù)通常以歐美人為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)與國(guó)人尺寸不匹配的狀況。國(guó)人自行設(shè)計(jì)的人工膝關(guān)節(jié)壽命較短，翻修率較高。因此開(kāi)展基于RE/RP技術(shù)的人工膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)及制造具有重要的使用價(jià)值和社會(huì)意義。本文以進(jìn)口人工膝關(guān)節(jié)假體為設(shè)計(jì)原型，提出了一種設(shè)計(jì)人

2、工膝關(guān)節(jié)的新思想。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ⑴闡述了人工膝關(guān)節(jié)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了人工膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)和制造中存在的問(wèn)題，討論了RE/RP技術(shù)的概念以及在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，研究了RE/RP集成系統(tǒng)框架。
　　 ⑵以人體膝關(guān)節(jié)的組織結(jié)構(gòu)和功能為依據(jù)，闡述了人工膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)要求，建立了人工膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)流程。
　　 ⑶提出了一種構(gòu)建人工膝關(guān)節(jié)模型的新思想，即將假體模型和人體骨骼分開(kāi)建模，避免了金屬CT掃描產(chǎn)生的誤差。

3、采用DIGIMETRIC系統(tǒng)獲取假體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，運(yùn)用GEOMAGIC STUDIO軟件對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行處理并最終獲得假體CAD模型；采用CT掃描技術(shù)獲得人體膝關(guān)節(jié)圖像，運(yùn)用MIMICS軟件對(duì)CT圖像進(jìn)行處理并最終獲得股骨遠(yuǎn)端及脛骨近端模型；通過(guò)PRO/E端口導(dǎo)入模型并完成裝配。
　　 ⑷闡述了有限元分析軟件ANSYS在生物力學(xué)中的應(yīng)用理論，介紹了利用軟件進(jìn)行生物力學(xué)分析的步驟。結(jié)合人體膝關(guān)節(jié)的組織結(jié)構(gòu)研究，利用ANSYS軟件對(duì)人工膝關(guān)