髓腔血管再生型股骨柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)試

本研究的目的為研發(fā)一種能兼顧適當(dāng)力學(xué)強(qiáng)度以及足夠髓腔空間供血管再生的股骨柄。本研究分為兩部分，第一部份為骨柄的基本構(gòu)型設(shè)計(jì)與測(cè)試。採(cǎi)用中空且具有孔洞的概念以得到足夠的髓腔空間。為研究不同中空參數(shù)對(duì)於骨柄應(yīng)力的影響，本研究利用三維有限元素模型來(lái)分析不同設(shè)計(jì)參數(shù)之中空骨柄在ISO7206-4負(fù)載條件下的應(yīng)力分佈。中空參數(shù)包括三種厚度、九種深度以及兩種孔洞型態(tài)，這些參數(shù)互相搭配並觀察應(yīng)力變化的趨勢(shì)。最後根據(jù)有限元素分析的結(jié)果選定適當(dāng)?shù)膮?shù)，最終的中空骨柄為近端薄遠(yuǎn)端厚，搭配經(jīng)過(guò)仔細(xì)評(píng)估過(guò)的孔洞型態(tài)，成功地將中空骨柄在疲勞分析的安全因子控制在2以上。接著本研究製作出中空骨柄的原型，並應(yīng)用於疲勞測(cè)試實(shí)驗(yàn)，共有三支中空骨柄原型通過(guò)疲勞測(cè)試，證明有限元素模型以及設(shè)計(jì)流程可以符合原本目的。 第二部分為結(jié)構(gòu)上之補(bǔ)強(qiáng)以滿足臨床使用的需求，為了研究第一部份所設(shè)計(jì)出的中空骨柄是否保有適當(dāng)之強(qiáng)度與初期穩(wěn)定度，以符合臨床上多變的負(fù)載狀況，建立三維有限元素模型以模擬骨柄植入股骨後的生理負(fù)載條件。同時(shí)為了加大中空骨柄的勁度以解決潛在性問(wèn)題-即因勁度降低而造成微動(dòng)量過(guò)大，本研究嘗試在中空骨柄的內(nèi)部增加網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，並在簡(jiǎn)化的有限元素模型之中將這網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的楊氏模數(shù)設(shè)為鈦合金的50%、37.5%、25%以及10%以分析不同孔隙比的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)於穩(wěn)定度的影響。結(jié)果顯示實(shí)心骨柄與中空骨柄的最大微動(dòng)量分別為130.53 ?慆、164.13 ?慆。各種勁度的中空骨柄都能保有接觸面積56%以上的骨生長(zhǎng)能力，在評(píng)估強(qiáng)度與穩(wěn)定度的需求之後，建議中空骨柄的內(nèi)部網(wǎng)狀補(bǔ)強(qiáng)結(jié)
構(gòu)其楊氏模數(shù)應(yīng)在鈦合金的25%以上。