骨组织工程支架建模与孔隙参数分析

发布时间：2022-01-15 23:14

　　制造工艺的多样性使得骨组织工程支架的三维贯通结构十分的复杂,传统方法如理论计算、SEM扫描、压汞法等难以实现支架及孔隙三维完整结构的分析,也难以定量研究孔隙贯通性随某一方向的变化规律。支架的孔隙参数如孔隙率、孔径大小、孔隙分布、比表面积和贯通性等决定了骨支架的生物学及力学性能,不仅反映了支架的制备工艺,而且为研究细胞在不同结构中粘附及生长提供参考。本文选取三种不同工艺（球粒堆积、蜡球造孔、纤维堆积）构建的羟基磷灰石多孔支架进行断层扫描,并以这些数据为基础从三个方面对支架孔隙结构能进行研究：（1）利用Micro-CT扫描三种支架获取点阵图像数据,根据灰度值区分材料与孔隙并分别建立支架材料、孔隙及剖面的三维模型。观察并分析各种模型的内部结构,可看出堆积支架与造孔支架的孔隙分布较均匀,宏孔孔径一致且贯通性良好,而纤维堆积支架中纤维挤压不均匀,存在过密和过疏的区域,整体贯通性要差。从材料表面分析,堆积支孔隙表面有大量凹凸不平的点,造孔支架表面比较光滑,而纤维支架则存在许多与纤维挤压方向一致的条纹。（2）利用像素统计、软件测量等方法计算三种材料的孔隙参数——宏孔孔隙率及其随高度方向的分布、比表面... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 骨组织工程支架材料
        1.2.1 磷酸钙陶瓷和生物玻璃材料
        1.2.2 聚合物材料
        1.2.3 基于自组装技术的新型材料
    1.3 多孔羟基磷灰石支架的孔隙结构
    1.4 孔隙结构参数与评价方法
        1.4.1 孔隙结构参数简介
        1.4.2 计算孔隙结构参数的方法
    1.5 本论文选题的意义和研究内容
        1.5.1 本论文选题的意义
        1.5.2 本论的研究内容
第二章 三种骨组织工程支架三维模型的重建
    2.1 Micro-CT扫描
        2.1.1 Micro-CT的原理
        2.1.2 骨组织工程支架的选择与扫描
    2.2 二维数据处理
        2.2.1 图像格式转换
        2.2.2 模型区域抽取
    2.3 支架及孔隙三维模型的重建
        2.3.1 支架模型的建立
        2.3.2 孔隙模型的建立
    2.4 支架剖面分析
    2.5 本章小结
    2.6 本章结论
第三章 孔隙参数的计算
    3.1 宏孔隙率随高度方向的变化
        3.1.1 图像准备与宏孔孔隙率计算
        3.1.2 绘制孔隙随高度方向变化曲线
    3.2 比表面积
        3.2.1 比表面积的计算思路
        3.2.2 比表面积的计算
    3.3 宏孔与贯通孔直径
        3.3.1 宏孔与贯通孔的测量
    3.4 本章小结
    3.5 本章结论
第四章 孔隙内的流场分析
    4.1 背景知识
        4.1.1 Fluent软件简介
        4.1.2 数值计算的方程
    4.2 模型的前期准备
        4.2.1 计算模型的建立
        4.2.2 计算模型的网格划分
        4.2.3 计算模型的边界定义
    4.3 流体动力学仿真
        4.3.1 参数设置与计算
        4.3.2 内流场速度云图分析
        4.3.3 内流场速度矢量图分析
    4.4 本章小结
    4.5 本章结论
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间已发表及待发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]蜡球造孔法制备多孔HA陶瓷支架及其性能优化[J]. 赵婧,李金雨,智伟,鲁雄,贾治彬,翁杰.  无机材料学报. 2013(01)
[2]具有良好贯通性的颗粒造孔支架的制备及表征[J]. 郭来阳,张靖微,赵婧,汪建新,翁杰,张聪.  无机材料学报. 2011(01)

硕士论文
[1]骨组织工程支架内微流体及其变形的数值仿真分析[D]. 邓平平.燕山大学 2011



本文编号：3591494