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腰椎退行性疾病是导致常见腰疼和下肢活动障碍的最主要原因之一。腰椎间融合术为手术治疗腰椎退行性疾病最常见的方法之一,这种治疗方法采用脊椎椎间融合器进行治疗。现有的融合器存在综合力学性能不匹配的问题,通常导致与宿主骨之间产生严重的“应力遮挡”效应,从而导致植入器械周围的骨组织出现塌陷、吸收等情况。本文以制备符合人体骨组织要求的高孔隙率、低弹性模量的钛合金多孔结构脊椎椎间融合器为目标开展研究,采用逆向工程和正向工程相结合的方式进行融合器模型个性化构建;提出一种可控内孔结构建模方法,实现了变孔隙的融合器内孔结构构建;为了验证该方法的可行性,对多孔结构进行力学仿真分析。本文也对多孔结构SLM（Selective Laser Melting）加工工艺进行研究,再通过热仿真得到最优加工工艺参数,然后构建了多孔结构条件下SLM加工过程仿真模型,最后采用Ti6A14V进行多孔结构样本制备,并对样本进行综合力学性能分析。具体内容如下:1、提出基于特征约束的局部变形设计方法实现患者骨骼缺损部位快速三维重建,构建了L3-L4脊椎椎体模型。并在该模型的基础上,对融合器的六种运动状态下的应力应变值进行仿真,为后续数据对照做铺垫。2、提出一种基于参数化TPMS（Triply Periodic Minimal Surface）的多孔结构优化设计方法,综合利用MC（Marching Cubes）、POD（Proper Orthogonal Decomposition）、CA（Combined Approximation）、MMA（The Method of Moving Asymptotes）算法来实现通过结构参数的控制实现材料结构性能地快速匹配设计,获得最优TPMS变孔隙多孔结构实体模型并进行相应压缩仿真分析,结果为抗压屈服强度为79.83MPa,与融合器综合力学性能接近。通过构建相应非TPMS均匀多孔结构实体、TPMS均匀多孔结构实体,将其进行相应压缩分析。通过仿真数据比较判断它们之间力学性能的差异性,体现TPMS变孔隙多孔结构实体的设计具有优越性与实用性。3、对金属多孔结构3D打印进行热仿真和SLM数值模拟仿真,以获得最佳的多孔结构制备参数:首先通过ANSYS Additive 2020 R2环境构建了多孔结构热仿真模型,通过比较不同工艺参数对应的热应变数据,得出最优的加工工艺参数数值:Laser Power:195w,Scan Speed:1000mm/s,Laser Beam Diameter:100μm,Layer Thickness:50μm。再将得到的最优参数数值替换进入FLOW-3D v11.1软件,对SLM加工过程进行数值模拟仿真,得到相应激光烧结过程中粉末流动情况,温度变化情况以及热量传递情况等数据图,为SLM加工多孔结构提供了参考。4、进行3D打印实验,以验证本文提出的孔结构设计方法及孔结构SLM加工方法的有效性。实验包括打印件机械力学性能研究、微观结构分析。实验研究证明:对比L3-L4脊椎椎体仿真模拟测试,TPMS-P多孔结构的抗压屈服强度在79.83MPa,满足人体植入体标准,可以更加有效地减少植入体与骨组织的“应力遮挡”效应。通过SEM（Scanning Electron Microscope）分析,发现对基板和材料预热处理都可以避免成品件中心区域出现较为明显的缺陷、裂纹现象。