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我国每年大约有200万人需要进行膝关节置换手术，初次进行膝关节标准假体置换手术后，由于假体周围感染，假体周围骨折，老年人因骨质疏松造成的假体塌陷，假体松动，标准假体聚乙烯磨损等引起的骨缺损严重影响着患者的生活质量，近年来需要进行膝关节翻修术的患者的数量也随之增加。目前，人工膝关节翻修术中面临的主要难题之一是如何有效处理骨缺损。由于患者明显个体化差异，在这种情况下，传统的医疗器械标准件就力不从心了，无法满足患者个性化的需求。 近年来，随着增材制造技术、计算机辅助技术、信息技术、断层扫描技术、工程技术，光电技术及材料科学等的推动下，增材制造技术已逐渐应用到生物医学领域，并逐步改变了传统医学二维平面影像图像的诊断、手术规划、手术导航、植入假体制作等传统的方法，为医生和患者提供了个性化、精准化、数字化诊疗技术支持。临床和试验表明，多孔钽金属植入物是目前骨科金属植入物中最好的骨科填充材料。因此研究基于增材制造技术的个体化多孔钽植入假体的设计制造理论和方法是骨缺损植入研究领域亟需开展的重要课题之一。 本文课题来源于2016年国家科技部重点研发计划《个性化多孔钽植入假体粉床电子束增材制造关键技术和临床应用》项目中《个性化多孔钽植入假体快速建模》课题。探索研究了基于增材制造技术个体化胫骨骨缺损多孔钽金属内植物设计制造方法。 本文的研究工作主要包括以下内容: ①通过采集患者双下肢CT影像数据，运用专业医学影像处理软件Mimic和逆向工程软件Geomagic三维重建患者双下肢骨骼计算机三维模型，并通过检测分析软件对胫骨骨骼模型进行模型逆向前后的偏差分析; ②依据患者的胫骨三维模型及膝关节翻修术技术，在计算机中模拟了标准假体的安装及位置，通过三维机械设计软件Siemens NX分别设计出个体化胫骨骨缺损垫块的外观形态和标准假体的安装结构; ③研究了菱形十二面体多孔结构的三维设计方法，通过调整菱形十二面体的丝径和孔径参数，设计8种可满足临床需求不同空隙率的多孔结构三维模型; ④通过ABAQUS有限元分析软件对8种不同参数的多孔结构进行静力学分析，从丝径、孔径、空隙率、应力应变、增材制造要求参数等方面进行了选择，通过分析比较300/750规格的多孔结构同时满足要求，为最优方案; ⑤研究分析了三种常用增材制造技术和材料的优缺点，选取熔融沉积成型(FDM)法打印患者个体化胫骨骨缺损垫块和胫骨病灶模型，并做术前手术规划手术模拟，通过术前模拟基本确定个性化胫骨垫块的比例大小，从而为多孔钽金属假体增材制造提供三维数据来源。 基于患者影像CT数据三维重建病灶部位三维模型，通过专业软件和手术技术原则设计适合患者的个性化骨缺损垫块，再基于增材制造技术制造个体化多孔钽金属垫块用于患者胫骨骨缺损修复。通过临床实践，设计制造的个体化胫骨骨缺损垫块与患者胫骨高度匹配，同时多孔结构提供了假体的初始稳定和骨长入后的长期稳定。探索了一套快速、有效、规范的个体化假体设计制造技术流程，为后续工作积累了经验。