髋关节是人体中使用最频繁的承重部位之一,很容易发生病变和损伤,全髋关节置换术（THA）是治疗股骨头缺血性坏死等髋关节疾病最常见且有效的手术。然而,目前THA使用的金属假体大多是高弹性模量且标准化的,无法完全与患者的股骨相匹配,容易导致应力遮挡效应的发生。三周期极小曲面（TPMS）多孔结构对骨细胞具有天然的亲和力并具有较低的弹性模量,被广泛应用在假体中,以促进骨长入和减轻应力遮挡。选区激光熔化技术（SLM）为制备多孔假体提供了技术基础。由此,提出了一种定制化多孔股骨柄的设计方法,设计出的多孔股骨柄能有效缓解应力遮挡效应,并具有良好的稳定性。主要研究内容如下:（1）股骨柄外形的逆向重建。为解决标准化股骨柄与股骨不匹配的问题,通过医学影像处理软件Mimics对股骨CT数据进行处理,提取出股骨髓腔的轮廓特征,并测量出相关数据,根据定制化股骨柄的设计特点,最后在软件Pro/E中设计出与股骨髓腔形状相匹配的股骨柄假体,实现了股骨髓腔与股骨柄假体的良好配合。（2）TPMS多孔结构的力学性能研究。通过SLM技术制备出P、G、D和IWP四种均质TPMS多孔结构样件,研究了TPMS的类型和孔隙率对力学性能间的影响。准静态压缩试验结果表明,P结构拥有最宽的力学性能调控范围和最低的弹性模量,就降低应力遮挡效应而言,P结构是最适合用于填充股骨柄的多孔结构,其中孔隙率为75%的P结构是最佳选择。（3）股骨柄中TPMS结构的分布研究。借助于有限元分析的手段,对比分析了两种多孔结构分布方式（近端填充和拓扑优化后再填充）对多孔股骨柄性能的影响,通过应力遮挡率和股骨-假体间的相对微动两类标准进行评价。结果表明,采用拓扑优化的方式能更好地保持多孔股骨柄的初期稳定性,但植入P结构孔隙率为75%的多孔股骨柄不能满足相对微动设计要求。（4）股骨柄中多孔结构的融合设计。为使多孔股骨柄的设计满足两类要求,提出了一种多孔结构融合设计方法。通过压缩实验,研究融合多孔结构的设计参数对其力学性能的影响。再结合仿真分析结果,利用多目标优化对多孔结构进行优化,获得了最佳多孔结构。结果表明,融合设计的多孔股骨柄,能将相对微动保持在安全范围内,并使应力遮挡率降至55.94%;此外,与相同弹性模量的均质P结构相比,融合结构设计股骨柄结构孔隙率提高了至少10%。