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1. 研究目的与意义(文献综述)
1.1研究目的
股骨是连接髋关节和膝关节的重要骨骼结构,也是原发性骨肿瘤的多发部位。据报道统计,美国每年股骨病变人数达1-2万人,而相比较我国的发病率是其发病率的2-3倍[1]。在外科治疗股骨恶性骨肿瘤的过程中,常采用肿瘤段的整块切除即边缘切除或更广泛的外科边界切除方法,肿瘤切除后,造成大段骨缺损,股骨近段的定制型假体置换是对股骨近段大段骨缺损进行修复重建的最主要方法之一。传统的假体置换保留了患者肢体功能,但植入物术后并发症的出现在临床中逐渐增多,如骨整合不良、假体脱粘和松动甚至断裂,假体在人体服役过程中的稳定性和安全性有待提高。医用聚醚醚酮peek相比于传统硬组织植入金属材料(不锈钢、钛合金等),具有可有效降低应力屏蔽效应,磁共振扫描不产生伪影、优良的生物相容性等特点,越来越多地作为一种生物材料应用于骨科植入物和假体,与可快速成型,个性化定制生物假体的3d打印技术相结合,可有力的推动聚醚醚酮在人工股骨假体替代中的应用。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究内容
股骨中恶性肿瘤侵犯位置不同,需要根据术后测量股骨干缺损的长度,采取不同的假体置换方案,以修复和重建缺损股骨功能。目前对全股骨置换技术的探究仍处于起步阶段,骨柄形状、材料和表面锐利度都会对全股骨置换术后恢复产生影响,股骨的结构组织主要由皮质骨和松质骨构成,而皮质骨和松质骨均属一种非均匀各向异性材料,但本文研究的是应用各向同性全peek材料的完整股骨假体全段替换,并不考虑骨干径向和环向的材料特性差异,在获取患者待植入部位的医学图像数据、从获取的医学图像数据中提取出所需要的骨组织数据、建立仿生人工骨的三维数字模型后,利用有限元软件进行全ppek材料完整股骨的三维有限元应力分布情况和强度分析,为假体的临床使用提供依据。
进行有限元分析的前提是建立高质量的全股骨有限元模型,本文是在通过ct扫描获得人体股骨的真实信息和完整的数字图像,并由此获得三维有限元模型的基础上,对全peek股骨植入体在人体服役过程中的力学特性进行仿真模拟,故对有限元全股骨模型的建立过程和方法不作过多探究。
3. 研究计划与安排
时间 | 任务 |
第1周 | 翻译外文文献,充分了解PEEK材料 |
第2周 | 充分查阅股骨解剖结构、静力学和动力学等生物力学特性相关的参考文献,完成论文绪论部分的撰写 |
第3周 | 学习abaqus在不规则形状中的有限元分析应用 |
第4-5周 | 对完整股骨进行静力学仿真模拟 |
第6-9周 | 对完整股骨进行动力学仿真模拟,并完成论文仿真模拟部分的撰写 |
第10-11周 | 完成毕业论文的撰写 |
第12周 | 和导师交流毕业论文,做出相应的修改 |
第13周 | 进行毕业答辩准备工作 |
4. 参考文献(12篇以上)
[1] de luis-garcia,ralberola-lopez.paimetric3d hip joint segmentation for the diagnosis ofdeve1opmenta1 dysplasia[c].28th annual lntenational conference of the ieee onengineering in medicine and biology society.new york,2006:4807-4810.
[2] langton dj, sprowson ap, joyce tj,et al. blood metal ion concentrations after hip resurfacing arthroplasty: acomparative study of articular surface replacement and birmingham hipresurfacing arthroplasties. j bone joint surg br. 2009;91(10):1287-1295.
[3]刘晓非.浅谈人工置换术对股骨头病变的治疗[j].中国医药指南,2012,10(04):208-209.
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