力学等效仿真股骨的微结构设计与生物力学等效性研究

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	力学等效仿真股骨的微结构设计与生物力学等效性研究
	刘谟语; 王君 ; 李钰 ; 李宁 ; 辛鹏 ; 郇勇
发表期刊	医用生物力学
	2024-08-15
卷号	39 期号:S1 页码:42
ISSN	1004-7220
摘要	目的针对现有进口仿真骨无法精确复现松质骨非均匀性、各向异性,以及骨质骨型与中国人骨存在较大差异的问题,研发符合中国人骨特点的新型力学等效仿真骨Mbone,并验证其力学等效性。方法首先,以人股骨头松质骨为研究对象,使用临床CT灰度值(Hounsfield单位)表征了松质骨的各向异性力学参数;之后,以Gyroid曲面为基础设计多孔结构,通过有限元分析得到其结构参数对宏观力学参数的影响规律;进一步的,通过多孔结构和人松质骨力学参数的联立求解,发展了基于临床CT的松质骨力学等效多孔结构个性化设计方法;最后,分别通过股骨头植入物压入试验和整骨力学试验,验证了该新型仿真股骨局部和整体力学性能的等效性。结果和结论仿真股骨头与人体股骨头植入物压入刚度偏差小于15%,峰值载荷偏差小于5%。整骨受压时,Mbone股骨压缩刚度比进口合成骨高7.2%,破坏载荷在尸体骨范围内;由于中西方人骨型差异,Mbone股骨中段内后侧压应变明显高于进口合成骨,这与理论分析结果一致。整骨受扭时,Mbone股骨内旋刚度比进口合成骨低6.7%,外旋刚度低18.3%。Mbone仿真股骨在松质骨-植入物相互作用以及整骨力学性能上均具备良好力学等效性,且更符合中国人的骨质和骨型。
关键词	股骨头力学性能植入物等效性等效仿真微结构设计
语种	中文
力学所作者排名	1
RpAuthor	郇勇
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/96661
专题	非线性力学国家重点实验室微重力重点实验室
作者单位	1.中国科学院力学研究所,非线性力学国家重点实验室 2.中国科学院大学工程科学学院 3.首都医科大学附属北京积水潭医院创伤骨科 4.中国人民解放军南部战区总医院骨科
推荐引用方式 GB/T 7714	刘谟语,王君,李钰,等. 力学等效仿真股骨的微结构设计与生物力学等效性研究[J]. 医用生物力学,2024,39,S1,:42.Rp_Au:郇勇
APA	刘谟语,王君,李钰,李宁,辛鹏,&郇勇.(2024).力学等效仿真股骨的微结构设计与生物力学等效性研究.医用生物力学,39(S1),42.
MLA	刘谟语,et al."力学等效仿真股骨的微结构设计与生物力学等效性研究".医用生物力学 39.S1(2024):42.

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