模擬體內應力作用的骨支架降解和骨重建仿真研究.pdf

1、目前對骨組織工程學的研究主要通過實驗研究和數(shù)值模擬的方法進行。由于骨再生過程持續(xù)時間周期很長，基于體內試驗的方法開展相關研究難于進行，且花費巨大。隨著計算機計算能力的提高和新的數(shù)學理論的不斷出現(xiàn)，利用數(shù)值模擬技術對骨組織工程進行相關研究的工作逐步深入。
　　 本論文主要通過計算機仿真的手段對體內應力作用下的骨支架降解和骨重建的過程進行模擬研究。主要工作和成果如下：
　　 (1)構建了考慮應力影響因素的骨支架降解公式，利用

2、多孔固體結構與性能理論建立起骨支架的彈性模量和支架壁厚之間的關系式，描述骨支架胞元的降解，得出每次降解骨支架的壁厚的變化量。
　　 (2)利用應變能密度理論模擬伴隨骨支架降解過程的骨再生過程。以參考應變能密度理論為基礎，在計算應變能時綜合考慮降解過程中新骨的生成對骨-支架系統(tǒng)的力學性能的影響，骨支架降解和新骨重建是兩個獨立，又相互影響的過程。
　　 (3)應用有限元軟件和子程序來模擬骨支架降解和骨再生的過程。利用骨支架胞

3、元的變化刻畫整體支架的變化，把有限元軟件中的六面體單元和骨支架胞元相結合，以單元的力學性能的變化過程解釋整個降解過程的發(fā)生。選取不同骨支架的初始孔徑分別對上述過程進行計算，結果表明，隨著孔徑在一定范圍內的增大，骨重建的情況越理想。
　　 本論文建立的骨支架降解模型考慮了應力的影響，能夠為受較大應力作用下的支架降解的情況做更清晰的描述。此外，論文中提出的以力學性能變化來刻畫幾何變化的仿真方法，在模擬過程中簡化了大量的計算工作，可為