关节人工假体的置换是一种常见的治疗髋部疾病的方法----假体松动是目前人工股骨头置换后最主要的问题，也是导致人工股骨头置换术后翻修的主要原因。我们随访观察发现假体需要翻修的时间和患者髋关节原始形态与假体形态的差异性成相关性：即差异性越大，需修整的时间越早。长期随访大多数发生健侧股骨头坏死的患者也多是髋关节原始形态与假体形态的差异性较大的病人，而不是骨折粉碎程度较大的病人。因而，髋关节假体的个体化程度将直接影响双侧髋关节的远期恢复和功能，乃至双下肢功能和生活质量；在人们逐渐对生命质量提高要求的年代，我们应该注意髋关节人工假体的个体化优化设计。 本研究课题：一、利用CT数据重建股骨头CAD模型并使用数控机床来完成对个性化人体股骨头三维建模及其制造加工。并对流程中的误差进行了分析。二、对Wistar大鼠股骨颈干角、前倾角进行测量，为模拟颈干角、前倾角的改变对股骨近端结构的影响提供参考值。三、根据VIMS系统提供的测量数据，采用边界约束，模拟人体走动过程中股骨头在纵向受力最大时刻对侧的骨表面施加位移约束。运用Mimics和ANSYS模拟方法静态分析股骨受力分布和假体承载时的受力分布。股骨颈初始前倾角度的模型计算结果，应力较均匀分布于股骨前后侧，应力最大区域前后均有分布且偏股骨远端。前倾角增加时，适应该人的活动应力分布于股骨后外侧，应力最大区域亦偏股骨远端但最大值应力减少。前倾角减少时，适应该人的活动应力分布于股骨后侧，应力最大区域亦偏股骨远端但最大应力值减少。颈干角增加时，适应该人的活动应力较均匀分布于股骨前后侧，应力最大区域前后均有分布且偏股骨远端，但最大应力值减小。颈干角减少时，适应该人的活动应力较均匀分布于股骨前后侧，应力最大区域前后均有分布且偏股骨远端，但最大应力值明显增大。股骨上应力大小和位置与骨骼的形状和受力方式有直接的关系。当股骨颈前倾角和颈干角发生改变时均导致应力分布改变。据Wolf定律，股骨上的应力分布改变必将为适应骨功能导致骨结构的改变，也必将引发进一步的骨改建，最后导致某些区域骨质疏松。若是假体植入后异常应力刺激时恐怕会引起局部骨质应力骨折从而导致假体松动和塌陷的后果。当然假体与骨接触面的紧密结合程度以及假体材料引发的应力传导异常效应会加剧此后果。由以上结果可以看出，当应用非个体化人工股骨头时，若必须提出一个近似要求的话，应尽量使假体的颈干角加大、股骨颈前倾角减小；因这样应力分布虽会变化，但最大应力值明显减小，对骨的异常应力刺激效应减小。 创新点：一、形成了切实可行的个体化人工股骨头假体的CT图像获得和处理、三维重建、基于CAXA的人造骨骼的数控编程与加工一系列制造流程方案。二、对非个体化人工股骨头假体导致的异常承载刺激时应力分布给予了工学模拟研究，反证了个体化的必要性。对传统的人工股骨头优化后实现更深层次的个体化，为临床的应用提供理论依据；探讨优化设计中的关键因素，加深对股骨头生理的认识。

关节人工假体的置换是一种常见的治疗髋部疾病的方法----假体松动是目前人工股骨头置换后最主要的问题，也是导致人工股骨头置换术后翻修的主要原因。我们随访观察发现假体需要翻修的时间和患者髋关节原始形态与假体形态的差异性成相关性：即差异性越大，需修整的时间越早。长期随访大多数发生健侧股骨头坏死的患者也多是髋关节原始形态与假体形态的差异性较大的病人，而不是骨折粉碎程度较大的病人。因而，髋关节假体的个体化程度将直接影响双侧髋关节的远期恢复和功能，乃至双下肢功能和生活质量；在人们逐渐对生命质量提高要求的年代，我们应该注意髋关节人工假体的个体化优化设计。 本研究课题：一、利用CT数据重建股骨头CAD模型并使用数控机床来完成对个性化人体股骨头三维建模及其制造加工。并对流程中的误差进行了分析。二、对Wistar大鼠股骨颈干角、前倾角进行测量，为模拟颈干角、前倾角的改变对股骨近端结构的影响提供参考值。三、根据VIMS系统提供的测量数据，采用边界约束，模拟人体走动过程中股骨头在纵向受力最大时刻对侧的骨表面施加位移约束。运用Mimics和ANSYS模拟方法静态分析股骨受力分布和假体承载时的受力分布。股骨颈初始前倾角度的模型计算结果，应力较均匀分布于股骨前后侧，应力最大区域前后均有分布且偏股骨远端。前倾角增加时，适应该人的活动应力分布于股骨后外侧，应力最大区域亦偏股骨远端但最大值应力减少。前倾角减少时，适应该人的活动应力分布于股骨后侧，应力最大区域亦偏股骨远端但最大应力值减少。颈干角增加时，适应该人的活动应力较均匀分布于股骨前后侧，应力最大区域前后均有分布且偏股骨远端，但最大应力值减小。颈干角减少时，适应该人的活动应力较均匀分布于股骨前后侧，应力最大区域前后均有分布且偏股骨远端，但最大应力值明显增大。股骨上应力大小和位置与骨骼的形状和受力方式有直接的关系。当股骨颈前倾角和颈干角发生改变时均导致应力分布改变。据Wolf定律，股骨上的应力分布改变必将为适应骨功能导致骨结构的改变，也必将引发进一步的骨改建，最后导致某些区域骨质疏松。若是假体植入后异常应力刺激时恐怕会引起局部骨质应力骨折从而导致假体松动和塌陷的后果。当然假体与骨接触面的紧密结合程度以及假体材料引发的应力传导异常效应会加剧此后果。由以上结果可以看出，当应用非个体化人工股骨头时，若必须提出一个近似要求的话，应尽量使假体的颈干角加大、股骨颈前倾角减小；因这样应力分布虽会变化，但最大应力值明显减小，对骨的异常应力刺激效应减小。 创新点：一、形成了切实可行的个体化人工股骨头假体的CT图像获得和处理、三维重建、基于CAXA的人造骨骼的数控编程与加工一系列制造流程方案。二、对非个体化人工股骨头假体导致的异常承载刺激时应力分布给予了工学模拟研究，反证了个体化的必要性。对传统的人工股骨头优化后实现更深层次的个体化，为临床的应用提供理论依据；探讨优化设计中的关键因素，加深对股骨头生理的认识。