【摘要】：信號(hào)分子(生長(zhǎng)因子、誘導(dǎo)因子)、組織支架和誘導(dǎo)細(xì)胞構(gòu)成了骨組織工程的三要素，其中支架的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)是整個(gè)研究領(lǐng)域的核心。在骨組織構(gòu)建過(guò)程中，支架承載了信號(hào)分子和誘導(dǎo)細(xì)胞，并引導(dǎo)骨細(xì)胞向特定的形狀增殖和分化，支架的孔隙率和孔的大小對(duì)這些性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此在三維骨組織工程支架的構(gòu)建時(shí)，必然要使孔隙率和孔的大小保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。本文從以下幾個(gè)方面研究骨組織工程支架的構(gòu)建方法，并保證支架的相關(guān)要素能夠滿足一定的要求。 (1)開(kāi)發(fā)了可以按照不同的切層高度對(duì)各種3D模型進(jìn)行分層的算法，并且對(duì)切層后得到的輪廓線段按照一定的規(guī)律(逆時(shí)針或順時(shí)針)進(jìn)行了排序，，得到存儲(chǔ)了輪廓環(huán)拓?fù)湫畔⒌娜萜鳌?(2)論述一種新的支架造孔單元—TPMS(Triply Periodic Minimal Surfaces)，給出了其構(gòu)建的方法,并確定了TPMS可作為造孔的單元的可行性。確定了造孔單元的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)與孔隙率和孔隙大小的關(guān)系，并根據(jù)這種關(guān)系設(shè)計(jì)滿足實(shí)際需求的造孔單元。 (3)針對(duì)3D模型切層后可能得到各種二維截面輪廓，開(kāi)發(fā)了各自對(duì)應(yīng)的填充算法，從而得到既能保持模型的整個(gè)外觀結(jié)構(gòu)，又能包含其內(nèi)部拓?fù)湫畔⒌奶畛鋽?shù)據(jù)。 (4)在VC++6.0平臺(tái)上結(jié)合OpenGL技術(shù)，開(kāi)發(fā)出骨組織工程支架建模的軟件。通過(guò)分析快速成型設(shè)備的CLI格式接口文件的數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)了將構(gòu)建的組織支架保存為這種類型的文件。
【圖文】：

tarly[29]等人提出將三維 CAD 模型進(jìn)行一定的處理，生成 RP 設(shè)的文件，而不用轉(zhuǎn)化為通用的 STL 文件。這種方法的好處是省件的步驟，構(gòu)建三維模型比較直接，效率高，而且生成的文件只拓?fù)湫畔�，最后得到的�?shù)據(jù)文件較小，更重要的是這種方法避免件后所帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余過(guò)大對(duì)計(jì)算機(jī)處理性能以及模型拓?fù)湫畔⒌遣煌目焖俪尚驮O(shè)備所支持的文件格式也不一樣，因而這種性。作炳[30]分析骨組織的微孔結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，這些微孔大小不一，輪廓是它們的結(jié)構(gòu)卻存在一定的相似性，用統(tǒng)計(jì)學(xué)的話說(shuō)是具有分形性些典型的分形輪廓圖。他利用這個(gè)發(fā)現(xiàn)，提出了一種新的支架構(gòu)種輪廓作為種子，利用 Monte Carlo 撒點(diǎn)法，在模型的二維輪廓后構(gòu)建成具有孔隙結(jié)構(gòu)的二維支架模型，如圖 1-3 所示，然后再維的支架。這種方法得到的支架內(nèi)部孔隙分布比較散亂，孔隙率要求進(jìn)行控制，而且孔與孔之間的連通性也較差，在接種了種子質(zhì)和代謝廢物不能順利進(jìn)行運(yùn)輸。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3 蒙特卡羅法構(gòu)建的骨組織二維微觀結(jié)構(gòu)(二) 先生成支架的三維模型再快速成型制造A.Armillotta[31]等人根據(jù) FDM 技術(shù)的加工特點(diǎn)，提出了一種先在 CAD 模型中構(gòu)建數(shù)字化的堆疊模型，可以任意控制間隙，然后將堆疊后的模型與仿生支架的外形進(jìn)行布爾求交，得到具有孔隙結(jié)構(gòu)的支架數(shù)據(jù)模型，然后輸出為 STL 文件，導(dǎo)入到快速成型機(jī)中進(jìn)行加工。用這種方法構(gòu)建支架時(shí)，整個(gè)模型孔隙率的分布比較均勻，孔與孔之間的連通性也較好，至于孔隙率的控制，則可以在 CAD建模時(shí)進(jìn)行控制。這樣得到的支架模型雖然整體外觀與原始模型接近，但仍然比較粗糙。吳懋亮[32]等人提出了一種通過(guò)預(yù)先在三維造型軟件中設(shè)計(jì)微單元體(球體、正十二面體)，然后根據(jù)仿生組織整體的外形尺寸在空間中對(duì)這些單元體進(jìn)行排列
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R318.08;TP391.7

【參考文獻(xiàn)】

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