I. Thiết kế khớp gối
Luận văn tập trung vào thiết kế khớp gối nhân tạo đơn hướng ma sát lăn, một giải pháp tiên tiến trong lĩnh vực y sinh học. Nghiên cứu này nhằm tạo ra một khớp gối có khả năng mô phỏng chuyển động tự nhiên, giảm thiểu ma sát và tăng độ bền. Quy trình thiết kế bao gồm việc sử dụng phần mềm Mimics và Solidworks để xây dựng mô hình 3D, từ đó xác định các thông số hình học cần thiết. Đây là bước đầu tiên quan trọng trong việc phát triển một sản phẩm có tính ứng dụng cao.
1.1. Xây dựng mô hình 3D
Phần mềm Mimics được sử dụng để tái tạo hình dạng 3D của khớp gối dựa trên dữ liệu hình ảnh y tế. Sau đó, Solidworks được áp dụng để hoàn thiện thiết kế, bao gồm các chi tiết như phần xương đùi, xương chày và đĩa đệm. Quá trình này đảm bảo độ chính xác cao, phù hợp với giải phẫu cơ thể người.
1.2. Tính toán bền và mô phỏng
Sau khi hoàn thiện mô hình 3D, nghiên cứu tiến hành phân tích tải trọng động và kiểm tra độ bền bằng phần mềm Ansys. Kết quả cho thấy khớp gối đáp ứng các yêu cầu về độ bền mỏi, đảm bảo an toàn khi sử dụng trong thực tế.
II. Công nghệ khớp gối
Luận văn đề cập đến các công nghệ khớp gối hiện đại, bao gồm vật liệu và phương pháp gia công. Các vật liệu như thép không gỉ, hợp kim Co-Cr, và nhựa tổng hợp được sử dụng để tạo ra khớp gối có độ bền cao và khả năng chống mài mòn. Nghiên cứu cũng giới thiệu các công nghệ gia công tiên tiến như CNC và cắt dây CNC, đảm bảo độ chính xác và chất lượng sản phẩm.
2.1. Vật liệu khớp gối
Các vật liệu được lựa chọn dựa trên tính chất cơ học và khả năng tương thích sinh học. Hợp kim Titan và UHMWPE được ưu tiên do độ bền cao và khả năng chống mài mòn, phù hợp với yêu cầu của khớp gối nhân tạo.
2.2. Phương pháp gia công
Quy trình gia công bao gồm các bước như mài, cắt dây CNC và mô phỏng trên MasterCAM. Các phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao, giúp tạo ra các chi tiết phức tạp của khớp gối một cách hiệu quả.
III. Ứng dụng khớp gối nhân tạo
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng khớp gối nhân tạo tại Việt Nam. Sản phẩm được thiết kế phù hợp với nhu cầu của bệnh nhân bị thoái hóa khớp, chấn thương hoặc dị tật bẩm sinh. Việc sản xuất khớp gối trong nước giúp giảm chi phí và tăng khả năng tiếp cận cho người bệnh.
3.1. Phẫu thuật thay khớp gối
Khớp gối nhân tạo được sử dụng trong các ca phẫu thuật thay khớp gối, giúp bệnh nhân phục hồi chức năng vận động. Nghiên cứu cung cấp quy trình chi tiết từ thiết kế đến chế tạo, đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn y tế.
3.2. Giá trị thực tiễn
Luận văn không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao. Việc phát triển khớp gối nhân tạo trong nước giúp giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu, đồng thời tạo cơ hội nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực y sinh học.
