髋关节置换的三维有限元分析

目的本文建立股骨髋关节置换有限元模型,并进行了静力学模拟计算,寻求假体的材料属性对髋关节置换后产生的的影响。方法运用逆向工程与有限元的基本概念和理论,采用医学专用的建模软件mimics读取原始的股骨CT图片的dicom格式,完成股骨三维重建,然后根据股骨髓腔几何解剖状态应用CAD软件设计个性股骨假体。在ansys中对两个模型进行有限元装配,进行接触耦合分析!结果建立了精确的股骨模型和设计了个性假体。利用MIMICS基于灰度值进行赋材质,实现股骨有限元模型材料正确的非均匀及各向异性描述。成功模拟了三种假体材料置换后股骨的应力。结论三种材料中复合材料假体更接近人体生理环境,减弱了假体的应力遮挡,有利于力由假体传到到股骨上。为改进人工髋关节的设计、置换和提高人工髋关节寿命提供了一些有益的依据。研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠。