【摘要】：隨著社會的進步和科技的發(fā)展，人們的生活水平越來越高，大量的先進制造技術被應用在醫(yī)學領域以改善人們的生活條件。骨骼病變或發(fā)生意外再稱骨骼損傷，對人體造成很大的傷害和痛苦。人體關節(jié)缺損修復長期以來一直都是人類關注的一個熱點問題。在現(xiàn)實生活中由于各種各樣的特殊情情況，，如疾病、戰(zhàn)爭、意外事故等等，使得人體骨及骨關節(jié)受損，因而帶來了成千上萬的截肢患者。這這些截肢患者的存在不僅嚴重影響了其本身的生活，而且日益成為當今社會不容忽視的群體。為了減少減輕他們的病痛假肢研究從無到有，從最簡單的木制假肢到現(xiàn)在的智能假肢，假肢的研究已經(jīng)有了巨大的進步。在傳統(tǒng)的骨科骨骼替換手術中醫(yī)生既要保證手術的順利進行又要對被替換骨骼進行反復的測量，這個過程有可能會持續(xù)十多天之久，對病人造成長時間的痛苦。因此，開展個性化的、新的人工膝關節(jié)的缺損修復方法具有重要的社會意義和實用價值。 本文是建立在快速成型技術的基礎之上與上述醫(yī)學難題相結合，利用醫(yī)學CT圖建立膝關節(jié)模型或利用三維軟件直接創(chuàng)建膝關節(jié)模型，并在此基礎上利用快速成型制造技術使之實物化，同時對模型進行了相關力學性能測試。具體主要內(nèi)容如下： 首先，詳細闡述快速成型技術的基本原理及工藝，以其該技術在骨科醫(yī)學應用，提出了制造三維醫(yī)學模型和制造仿生人造骨骼兩種思路。 其次，對膝關節(jié)進行三維建模。采用對基于醫(yī)學CT圖的CAD三維建模方法和三維軟件實體直接建模兩種方法進行研究，本文采用后一種直接建模的方法對膝關節(jié)進行模型。 再次，快速成型技術制造膝關節(jié)精度控制分析。對制造過程可能會造成模型的誤差的各種原因進行分析并提出相應的控制措施。 最后，利用ANSYS軟件對模型進行有限元分析，主要進行應力場以及溫度場分析，以達到驗證模型有效性的目的。 最后對全文的研究工作進行了總結，并對下一步的研究工作提出了新的建議和設想。
[Abstract]:With the progress of society and the development of science and technology, people's living standard is getting higher and higher. A large number of advanced manufacturing technology has been applied in the field of medicine to improve people's living conditions. Bone lesion or accidental bone injury causes great injury and pain to human body. Human joint defect repair has long been a hot issue of human attention. In real life due to various special situations such as diseases wars accidents and so on human bones and joints are damaged which brings thousands of amputees. The existence of these amputees has not only seriously affected their own life, but also become a group which can not be ignored in today's society. In order to reduce their pain in prosthetic research from scratch, from the simplest wooden prosthesis to the present intelligent prosthesis, the research of prosthesis has made great progress. In the traditional orthopedic bone replacement surgery, doctors should not only guarantee the smooth operation but also measure the replaced bone repeatedly. This process may last for more than ten days and cause long-term pain to the patients. Therefore, it is of great social significance and practical value to carry out individualized and new prosthetic knee joint repair methods. This paper is based on the rapid prototyping technology and the combination of the above medical problems, using the medical CT diagram to establish the knee joint model or the use of three-dimensional software to create the knee joint model directly. On this basis, the rapid prototyping technology is used to materialize the model, and the mechanical properties of the model are tested. The main contents are as follows: firstly, the basic principle and technology of rapid prototyping technology are described in detail. Based on the application of rapid prototyping technology in orthopedic medicine, two ideas are put forward to manufacture three-dimensional medical model and biomimetic artificial skeleton. Secondly, the three-dimensional modeling of knee joint is carried out. The CAD 3D modeling method based on medical CT diagram and the 3D software entity direct modeling method are studied in this paper. The latter method is used to model the knee joint. Thirdly, rapid prototyping technology is used to analyze the precision control of knee joint. This paper analyzes various reasons that may cause model error in manufacturing process and puts forward corresponding control measures. Finally, the finite element analysis of the model is carried out by using ANSYS software, and the stress field and temperature field are mainly analyzed to verify the validity of the model. Finally, the paper summarizes the research work, and puts forward new suggestions and ideas for the next research work.
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R318.1

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