[发明专利]一种股骨柄假体的设计方法

权利要求书

1.一种股骨柄假体的设计方法，其特征是：该设计方法由以下步骤实现：

步骤一、采用UG软件建立Synergy porous假体的三维模型；选取真实的股骨的CT扫描数据，采用Mimics软件对所述股骨的CT扫描数据进行建模，获得股骨三维模型，并分别导出Synergy porous假体的三维模型及股骨三维模型的STL格式文件；

步骤二、对步骤一中股骨三维模型进行模拟手术，将股骨头切除，将步骤一中导出的STL格式的Synergy porous假体模型文件导入所述股骨三维模型的Mimics软件中，实现将股骨柄假体插入到股骨模型中，对股骨模型与假体模型进行布尔运算，即股骨模型减去假体模型，获得置换的股骨模型；

步骤三、建立有限元网格模型；将步骤一生成的假体模型与步骤二获得的置换的股骨模型分别传输至Hypermesh软件中，对股骨及假体进行网格划分，设置网格类型为四面体，假体与股骨网格尺寸为2mm；

步骤四、将步骤三中划分网格的股骨模型采用Mimics自带公式将股骨模型的灰度值与任意位置的密度和弹性模量分别对应，达到股骨模型非均质材料属性的建立，假体模型根据假体材料Ti6Al4V的属性进行赋值；

步骤五、建立边界条件，根据步态分析的结果，将动态的载荷简化为静态载荷，在步骤四所述的股骨模型中的股骨柄顶端及股骨大转子分别施加关节力与肌肉力，同时将股骨远端完全固定，设置活动度为0；

步骤六、设定拓扑优化参数，在Hypermesh软件中设置优化区域为股骨柄的中部，将股骨的远端及近端设置为冻结区域，创建体积约束，体分比为0.3，点击软件中的目标函数为刚度最大化，即应变能最小化；

将优化后的模型提取STL格式文件，在Inspire软件中进行光顺去除棋盘格局的后处理，获得优化后的股骨柄模型。

2.根据权利要求1所述的一种新型股骨柄假体的设计方法，其特征在于：将优化后去掉的结构通过布尔运算获得，并将所述去掉的结构采用低弹性模量多孔结构代替。

3.根据权利要求1所述的一种新型股骨柄假体的设计方法，其特征在于：还包括拓扑优化假体的制造；将优化后的假体由Ti6Al4V制成，采用电子束熔融技术，Arcam Q10 plus金属打印机完成制造。