基于数字化3D技术的股骨假体再设计与激光选区熔化制造

作     者：宋长辉 杨永强 张曼慧 余家阔 杨波 王迪 SONG Chang-hui;YANG Yong-qiang;ZHANG Man-hui;YU Jia-kuo;YANG Bo;WANG Di

作者机构：华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 北京大学第三医院运动医学研究所北京100083 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.81327001) 广东省自然科学基金资助项目(No.S2012040007516) 教育部博士点基金资助项目(No.2012017212004) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2014年第22卷第8期

页      码：2117-2126页

摘      要：研究了基于数字化3D技术的全膝置换股骨假体再设计并通过激光选区熔化(SLM)技术直接制造了股骨假体,以满足医学上对全膝置换股骨假体的高适配性要求。对一名患者的全膝关节CT连续断层图像提取股骨3D模型,根据骨科医生手术规划进行了数字化3D解剖与测量,并据此对目前商业化的假体进行了重新设计。然后,利用SLM技术直接制造了再设计完成的3D股骨假体模型,并讨论了制造工艺参数、机械性能、空间优化摆放位置以及成型精度等关键技术。实验结果显示:依据患者股骨远端解剖参数可完成股骨假体的3D模型再设计并可利用SLM技术直接制造出股骨假体,单个股骨假体成型时间为5.2h,成型精度标准偏差为0.030mm,成型致密度达到99.02%;热处理后成型性能优于美国实验材料学会(ASTM)F75的铸造标准。得到的结果表明该项技术可以快速制造完成患者所需要的股骨假体,且成型性能优良。

主 题 词：数字化3D技术 增材制造 激光选区熔化 股骨假体 成型性能 

学科分类：0808[工学-自动化类] 1002[医学-临床医学类] 0809[工学-计算机类] 100210[100210] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0702[理学-物理学类] 10[医学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/ope.20142208.2117

馆 藏 号：203102793...