人工膝关节设计与制造是一个典型的多学科交叉领域，它涉及关节外科学、生物医学和力学、医学图像处理及CAD模型重构等技术，是医学与工程力学结合的结晶。国内人工膝关节市场以进口产品为主，价格昂贵。进口膝关节的设计参数通常以欧美人为标准，经常会出现与国人尺寸不匹配的状况。国人自行设计的人工膝关节寿命较短，翻修率较高。因此开展基于RE/RP技术的人工膝关节设计及制造具有重要的使用价值和社会意义。本文以进口人工膝关节假体为设计原型，提出了一种设计人工膝关节的新思想。主要的研究内容如下：1、阐述了人工膝关节的研究现状，总结了人工膝关节设计和制造中存在的问题，讨论了RE/RP技术的概念以及在国内外的研究现状，研究了RE/RP集成系统框架。2、以人体膝关节的组织结构和功能为依据，阐述了人工膝关节的设计理论和设计要求，建立了人工膝关节的设计流程。3、提出了一种构建人工膝关节模型的新思想，即将假体模型和人体骨骼分开建模，避免了金属CT扫描产生的误差。采用DIGIMETRIC系统获取假体的点云数据，运用GEOMAGIC STUDIO软件对点云进行处理并最终获得假体CAD模型；采用CT扫描技术获得人体膝关节图像，运用MIMICS软件对CT图像进行处理并最终获得股骨远端及胫骨近端模型；通过PRO/E端口导入模型并完成装配。4、阐述了有限元分析软件ANSYS在生物力学中的应用理论，介绍了利用软件进行生物力学分析的步骤。结合人体膝关节的组织结构研究，利用ANSYS软件对人工膝关节假体的装配模型进行了应力分析。5、阐述了动力学仿真软件LIFEMOD软件在生物力学中的应用理论，结合人体膝关节的运动功能研究，利用LIFEMOD软件实现了人工膝关节模型的动力学仿真。6、结合膝关节假体模型自身的特点，选用合适的成型工艺，对股骨骨髁模型进行了MEM工艺模型处理，并论述了模型的快速成型步骤及过程，实现了产品的快速制造。