金属3D打印技术的快速发展为髋关节假体柄的设计和制备提供了新的研究思路和技术支持。3D打印钛合金骨小梁结构的髋关节、膝关节以及肩关节等假体已应用于临床,但是目前在关节假体上的应用多为均匀分布的3D打印骨小梁结构,缺少人体真实结构的仿生特性;在植入假体后,多数区域的骨组织不符合骨生长的条件,或因为应变数值过小或过大,严重影响假体早期的植入稳定性,对假体植入后的长期稳定性造成不利影响,导致二次翻修率居高不下;不仅增加了患者的痛苦,也增加了个人和国家的经济负担。本文在均匀骨小梁假体的工作基础上,研究基于骨功能适应性分区骨小梁股骨柄的力学行为,研究工作对于提高植入假体的长期稳定性和髋关节假体置换的临床治疗水平具有重要的意义。本文研究内容如下:（1）研究了两种计算模型和两种加载方式对股骨柄应力分布规律的影响。对单一股骨柄采用刚性区加载方式,对股骨柄球头采用位移加载方式进行有限元计算,采用电测实验方法进行实验验证,依据仿真结果确定测点的位置。研究结果显示,球头压板模型和位移加载方式更接近于实验结果。（2）设计制备了3D打印钛合金和锆铌合金两种材料的拉伸和压缩试件,分别测试了钛合金和锆铌合金两种材料拉伸和压缩时的弹性模量。研究结果显示,钛合金和锆铌合金两种材料均属于塑性材料,但是拉伸、压缩实验所得的弹性模量不同,而且弹性模量与试件的尺寸相关。（3）基于逆向建模软件构建了股骨的三维实体模型。通过Mimics对皮质骨、松质骨进行逆向建模,通过Geomagic Studio软件对逆向建模后的部件进行优化,通过三维建模软件UG建立了组配式假体柄的各个组件,在UG中完成髋关节置换后的装配。（4）基于ANSYS软件对分区骨小梁股骨柄进行有限元分析。分别对钛合金和锆铌合金两种材料建立了四种不同孔隙率骨小梁多孔结构的实体模型,通过有限元计算研究不同孔隙率的骨小梁结构力学性能的差异;将骨小梁多孔结构用在股骨柄上,建立了四种均匀骨小梁多孔结构的髋关节假体三维模型,通过数值模拟方法探究不同孔隙率骨小梁多孔结构对髋关节假体柄力学性能的影响;通过对均匀骨小梁组配柄和一体柄分区设计,进行数值模拟计算分析均匀骨小梁和分区骨小梁多孔结构的力学性能,通过对比分析确定能够更好地促进骨长入的骨小梁结构。（5）采用Y150型粉末电子束3D打印机打印出钛合金一体股骨柄,进行了3D打印钛合金一体柄头颈部的动态疲劳性能试验。实验前对打印样品进行表面缺陷的荧光检测,对符合表面缺陷检测标准的3D打印钛合金一体柄头颈部进行包埋,疲劳试验结果显示,3D打印钛合金一体股骨柄在5340N的载荷作用下假体柄头颈部能够通过1000万次的疲劳性能测试。