可降解支架力学性能对骨修复过程综合作用的仿真研究

发布时间：2017-08-05 08:40

  本文关键词：可降解支架力学性能对骨修复过程综合作用的仿真研究

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【摘要】：骨组织有着复杂的结构和生理机制,利用可降解支架修复骨骼缺损是一个非常复杂的生理过程,受到生物学机理、力学刺激、营养供给、支架结构、生物材料特性等多重调控和影响。研究多种因素对修复过程的综合影响是单方面因素研究的拓展和延伸,也是实现修复过程控制和优化的准备和前提。 本文主要利用计算机模拟,研究支架相关因素对修复过程中骨-支架系统力学性能的综合影响关系,主要工作和成果如下： 1.提出了通过支架疏密相间的内部孔隙结构布局来稳定修复过程中骨-支架系统力学性能的思路,并制定了相应的技术路线和仿真方案,同时根据研究需要对Abaqus有限元软件进行了二次开发。 2.构建了基于胞元的利用可降解支架修复骨缺损过程的有限元仿真模型,主要包含骨成形控制方程、支架降解控制方程、骨-支架耦合关系、系统整体力学性能评估等基本数学模型,并实现了相邻单元的判别、过程参数的动态实时描述及记录等关键技术。 3.实现了仿真的批量化参数分析,重点讨论了支架孔隙疏密程度与材料强度的配比关系及支架均匀结构与疏密相间结构的对比,初步得到了较合理的参数取值区域及组合,并以此总结了骨组织工程支架设计注意问题及对制作工艺的要求。 基于以上工作,本文初步证实了利用支架疏密相间的内部孔隙结构布局来稳定修复过程中骨-支架系统力学性能的思路的可行性,进一步的研究需要通过细胞培养和动物实验进行验证。
【关键词】：骨成形 可降解支架 骨缺损修复 有限元仿真 综合作用
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 研究多因素综合影响的必要性12-14
• 1.4 本文研究问题14
• 1.5 论文框架14-15
• 第2章 对支架性能综合影响进行仿真的研究方案15-22
• 2.1 支架结构和材料特性影响修复过程15
• 2.2 稳定骨-支架系统力学性能的思路15-16
• 2.3 技术路线16-18
• 2.4 仿真方案18-19
• 2.5 ABAQUS软件及其用户子程序介绍19-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 有限元仿真模型构建22-40
• 3.1 胞元的定义及应用22-26
• 3.1.1 同类孔隙结构的胞元表达22-25
• 3.1.2 各类参数在胞元中的反映25-26
• 3.2 基本数学模型26-30
• 3.2.1 骨成形控制方程26-28
• 3.2.2 支架降解控制方程28
• 3.2.3 骨-支架耦合关系28-30
• 3.2.4 系统整体力学性能的评估30
• 3.3 仿真关键技术介绍30-37
• 3.3.1 相邻单元的判别30-33
• 3.3.2 过程参数的动态实时描述及记录33-37
• 3.4 实例应用37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 基于虚拟实验平台的仿真试验40-51
• 4.1 试验方案40-41
• 4.2 批量试验模式41-43
• 4.3 数据43-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 结果与讨论51-56
• 5.1 支架孔隙疏密程度与材料强度的配比关系分析51-52
• 5.2 支架均匀结构与疏密相间结构的对比分析52-54
• 5.3 骨组织工程支架设计注意问题及对制作工艺的要求54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56
• 6.2 展望56-58
• 附录58-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨志明;从临床观点探讨人工骨材料研究[J];材料导报;2000年03期

2 龚明明;谭丽丽;杨柯;;骨组织工程支架材料及其力学性能[J];材料导报;2007年10期

3 范建华,许庆余;复合材料弹性模量的等效微分计算[J];工程数学学报;2003年01期

4 全大萍,卢泽俭,廖凯荣,王海华;聚dl-丙交酯/羟基磷灰石复合材料Ⅲ.体内外降解性能研究[J];功能高分子学报;2000年01期

5 吴进明,早川，

本文编号：624027