基于形函數(shù)控制的組織工程骨架孔隙分布結(jié)構實體建模技術研究.pdf

1、組織工程一詞最早是在1987年美國科學基金會在華盛頓舉辦的生物工程小組會上提出：應用生命科學與工程學的原理與技術，在正確認識哺乳動物的正常及病理兩種狀態(tài)下的組織結(jié)構與功能關系的基礎上，研究、開發(fā)用于修復、維護、促進人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的生物替代物的一門新興學科。實現(xiàn)人體組織器官再造的夢想，支架、細胞及訊息因子，是構成組織工程不可或缺的三大要素。本論文以有限元和CSG實體建模的理論、技術方法為基礎，提出了一種通用的組織工程

2、骨架孔隙建模方法和一種組織工程骨支架內(nèi)孔隙大小分布控制方法。首先，基于有限元中的形函數(shù)，本文提出了一種形態(tài)可控的組織工程骨架孔隙建模方法：(1)利用有限元中的等參元方法構建了不規(guī)則單元與正六面體單元(基本單元)之間映射；(2)定義了基本造孔單元；(3)利用有限元中形函數(shù)對單個不規(guī)則六面體進行相應的不規(guī)則造孔；(4)利用網(wǎng)格映射法對實體模型進行全六面體網(wǎng)格劃分；(5)基于剖分后的各種不規(guī)則六面體單元，進行相應的不規(guī)則孔隙建模；(6)組織工

3、程骨支架建模：利用布爾并運算構建了組織工程骨架的孔隙模型和布爾差運算構建了組織工程骨支架模型。其次，根據(jù)基于形函數(shù)的孔隙建模方法和自適應的全六面體網(wǎng)格加密算法，本論文提出了基于網(wǎng)格加密的組織工程骨支架內(nèi)孔隙大小分布控制方法：(1)闡述了基于形函數(shù)的支架設計方法；(2)描述了自適應的全六面體網(wǎng)格加密算法；(3)描述了自然骨中的孔隙大小分布規(guī)律；(4)提出了具有指定孔隙大小分布規(guī)律的支架建模方法。此外，對設計出的組織工程骨支架進行孔隙大小分

4、布計算和連通性分析：(1)通過計算得出了結(jié)論：孔隙單元與相應的控制單元之間成線性關系；(2)通過仿真流體在設計出來的支架流動，得出了結(jié)論：基于本文所提出的組織工程骨支架設計方法，設計出來的組織工程骨支架具有較好的連通性。最后，對組織工程骨支架制造進行一些討論：STL模型錯誤分析、如何檢查STL模型錯誤和STL模型錯誤修復。與其它方法相比(如利用離散材料單元堆積方法，多面體單元造孔法，球堆積方法，層次的支架設計方法等)，本文所提出的方法能