青岛科元三维 | 青岛3D打印

Solution

新闻资讯
您的位置:首页 > 新闻动态

3D打印优化结构髋关节植入体

编辑:admin 更新时间:2021-09-08 浏览次数:786

全髋关节置换术(total hip arthroplasty, THA)作为一种有效的治疗骨关节炎的方法,每年成功实施超过100万例,对髋关节植入体的研究一直是热门的研究方向。3D打印作为一种先进的制造技术,凭借其可以成形任意形状的特点,能够应用于制造复杂的几何结构。因此通过3D打印工艺将髋关节结构的拓扑优化设计和制造相结合,实现植入体的性能改善,对THA技术的提升具有重大科学研究意义。

华南理工大学王英俊教授团队采用比例拓扑优化(proportional topology optimization, PTO)方法对髋关节植入体进行了结构设计计算,如图1所示。研究中,对PTO方法进行了扩展,将孔隙大小、孔隙度等约束条件转化为单元密度的上下限,并构造了两种密度更新策略来处理界面失效和疲劳约束。其中,引入界面失效约束以防止骨植入体的微运动,将疲劳约束应用于微点阵结构以保证维持生理机械载荷所需的强度。

图1 髋关节植入体优化设计流程图
基于以上设计方法,通过3D打印技术实现了髋关节植入体优化结构的制造,如图2所示。该植入体已经应用于在临床手术,其性能已经通过骨吸收进行了数值评估,骨吸收是一种描述应力屏蔽导致骨丢失的优点数字。术后条件的结果表明,优化后的晶格种植体的骨丢失仅为完全固体钛种植体的41.9%,证明了该植入体结构的性能得到了明显的提升。同时,这一进展也印证了结构拓扑优化和3D打印的结合具有很大的应用前景。

图2 髋关节优化结构实物图


来源:南极熊3D打印网

如有侵权,请及时联系删除!


热点新闻

热点新闻

青岛科元三维智能科技有限公司
- 全 - 国 - 咨 - 询 - 热 - 线 -
13206432890
联系我们
地址:青岛市城阳高新区同顺路招商网谷15号楼青岛3d打印中心

邮箱: wangli@keyscien.com

电话:13206432890


Copyright © 2019 - 2020 青岛科元三维智能科技有限公司 版权所有  青岛科元三维智能科技有限公司 备案号:鲁ICP备20009934号-1