人体髋关节病变、事故致使关节功能受损或丧失,会给人们工作和生活带来极大的痛苦和不便,而全髋置换手术是解决这一问题的非常有效的办法,目前在临床治疗中被广泛采纳和应用。在全髋置换手术中,与股骨接触的部件是假体柄,它是关节反力的主要受力部件,关节反力通过假体柄传递给股骨,对整个植入关节起着固定作用,是人工髋关节的重要部件。研究假体柄内部几何形状对股骨和假体柄应力分布的影响,对设计应力遮挡效应低的假体具有重要的意义和价值。论文以健康股骨以及术后股骨系统为研究对象,探索内部结构不同的柄植入股骨后的应力分布情况,并对其进行综合比较,找出应力效应低的结构,并对该结构进行了调整参数的优化设计。具体研究内容如下:(1)运用Mimics、Geomagic Studio、UG软件,针对某一健康股骨的CT扫描数据,建立股骨的三维实体模型。运用UG的高级仿真有限元功能,模拟两种生物力学环境下,健康股骨的应力分布情况。(2)依据Mimics软件测量的股骨上段几何数据,确定柄的外轮廓尺寸参数;运用UG的二次开发技术,结合C/C++程序设计语言,对内部结构为实心、圆柱通孔、矩形腔的三种柄结构进行参数化建模;在UG中,模拟全髋置换手术,建立三种柄的术后模型。以达到根据实际情况快速修改柄的尺寸参数,重建柄模型的目的。(3)首先,应用有限元分析方法及UG NX的高级仿真模块,模拟在单足静止站立、45%步态时刻两种生物力学环境下三种柄的术后模型应力分布情况,并将其应力分布结果与健康股骨进行对比分析,得出了内部结构为矩形腔的柄应力遮挡效应最低的结论。然后,对矩形腔柄进行调整参数方式的优化设计,得到应力遮挡效应低且应力分布更加合理的矩形腔柄结构。本课题探索了假体柄的生物力学分析和结构设计方法,可为假体柄的快速优化设计提供参考。