骨組織工程是治療硬骨缺損的一種重要方法。該方法需要制造出與缺損部位匹配的可降解人工骨支架模型,并植入人體的骨缺損部位。人工骨支架在體內(nèi)降解的同時,人體生長新的骨組織,最終實現(xiàn)骨缺損的修復。本文編寫了微孔結(jié)構(gòu)自動建模程序,能夠?qū)紫堵实目臻g分布進行調(diào)控,并研究骨支架的孔隙率、孔徑、比表面積、力學性能、滲透性能之間的關聯(lián)。骨支架的孔隙率分布取決于骨缺損部位,因此本文編寫微孔結(jié)構(gòu)自動建模程序建立孔隙率可控的模型。對Schwarz P、Diamond和Gyroid三種曲面,分別用單側(cè)填充法和雙側(cè)偏移法建立了6種實體模型。引入曲面偏移距離作為設計參數(shù),建立孔隙率與偏移距離之間的關系,實現(xiàn)孔隙率的精確調(diào)節(jié)。研究最小孔徑、比表面積與孔隙率之間的關系。對骨支架進行力學性能分析和降解性能分析。通過仿真建立微孔結(jié)構(gòu)的等效彈性模量和等效剪切模量與孔隙率之間的關系,結(jié)果表明,抗拉壓能力與抗剪能力不可兼得。研究6結(jié)構(gòu)的對稱性,利用坐標變換得出Schwarz P、Diamond和Gyroid結(jié)構(gòu)獨立的彈性常數(shù)分別有3個、6個和7個。通過仿真計算彈性常數(shù),結(jié)果表明結(jié)構(gòu)的拉-剪耦合和剪-剪耦合程度很小。利用坐標變換計... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的來源與背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 骨骼支架材料
        1.2.2 孔隙結(jié)構(gòu)設計方法
        1.2.3 骨支架成型工藝
        1.2.4 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 仿生骨支架結(jié)構(gòu)建模及參數(shù)研究
    2.1 骨支架微孔結(jié)構(gòu)設計
    2.2 骨支架微孔結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模
        2.2.1 曲面三角剖分
        2.2.2 曲面生成實體
    2.3 微孔結(jié)構(gòu)參數(shù)研究
        2.3.1 偏移距離取值范圍
        2.3.2 孔隙率
        2.3.3 最小孔徑
        2.3.4 比表面積
    2.4 本章小結(jié)
第3章 骨支架力學和降解性能分析
    3.1 骨支架的剛度分析
        3.1.1 等效彈性模量分析
        3.1.2 等效剪切模量分析
    3.2 骨支架各向異性力學分析
        3.2.1 彈性常數(shù)的坐標變換
        3.2.2 微孔結(jié)構(gòu)對稱性分析
        3.2.3 各向異性仿真及結(jié)果
    3.3 骨支架降解性能分析
        3.3.1 材料降解模型
        3.3.2 支架降解仿真分析
        3.3.4 降解過程中的力學性能
    3.4 本章小結(jié)
第4章 骨支架滲透性能分析
    4.1 骨支架孔隙域研究
    4.2 晶胞滲透性仿真分析
    4.3 骨支架宏觀結(jié)構(gòu)滲透性分析
        4.3.1 骨支架滲流模型
        4.3.2 滲透系數(shù)各向異性分析
        4.3.3 骨支架滲流分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于TPMS建模方法進行仿生骨支架結(jié)構(gòu)設計[J]. 石張傲,周鑫.  機械. 2020(03)
[2]組織工程學中骨修復材料的研究熱點與進展[J]. 魏晨旭,何怡文,王聃,侯婧霞,謝輝,殷放宙,陳志鵬,李偉東.  中國組織工程研究. 2020(10)
[3]納米羥基磷灰石復合物治療骨缺損的研究進展[J]. 孫浩遠,宋科官.  中國骨科臨床與基礎研究雜志. 2019(05)
[4]骨組織工程多孔生物支架設計研究進展[J]. 屈華偉,韓振宇,卓越,富宏亞.  機械工程學報. 2019(15)
[5]骨缺損修復方法的研究進展[J]. 寧鈺,趙紅斌.  世界最新醫(yī)學信息文摘. 2019(50)
[6]基于體素和三周期極小曲面的骨支架多孔結(jié)構(gòu)設計[J]. 張壯雅,趙珂,李躍松,段明德.  計算機集成制造系統(tǒng). 2020(03)
[7]具有形狀記憶效應的仿生復合納米纖維的制備與性能評價[J]. 周穎,王先流,易兵成,余哲泡,楊上瑩,沈炎冰,張彥中.  高等學�；瘜W學報. 2018(07)
[8]增材制造可降解人工骨的研究進展——從外形定制到性能定制[J]. 邵惠鋒,賀永,傅建中.  浙江大學學報(工學版). 2018(06)
[9]3D打印Ti6Al4V鈦合金支架的力學性能及生物相容性[J]. 劉暢,王辰宇,劉賀,王中漢,林高用.  中國有色金屬學報. 2018(04)
[10]三維打印羥基磷灰石晶須增強復合骨修復支架[J]. 辛晨,齊鑫,朱敏,趙世昌,朱鈺方.  無機材料學報. 2017(08)



本文編號：3205883