基于三维周期性极小化曲面的骨组织支架建模方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:z19910620
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信号分子(生长因子、诱导因子)、组织支架和诱导细胞构成了骨组织工程的三要素,其中支架的设计和制造技术是整个研究领域的核心。在骨组织构建过程中,支架承载了信号分子和诱导细胞,并引导骨细胞向特定的形状增殖和分化,支架的孔隙率和孔的大小对这些性能会产生很大的影响,因此在三维骨组织工程支架的构建时,必然要使孔隙率和孔的大小保持在一个合适的范围内。本文从以下几个方面研究骨组织工程支架的构建方法,并保证支架的相关要素能够满足一定的要求。(1)开发了可以按照不同的切层高度对各种3D模型进行分层的算法,并且对切层后得到的轮廓线段按照一定的规律(逆时针或顺时针)进行了排序,得到存储了轮廓环拓扑信息的容器。(2)论述一种新的支架造孔单元—TPMS(Triply Periodic Minimal Surfaces),给出了其构建的方法,并确定了TPMS可作为造孔的单元的可行性。确定了造孔单元的相关设计参数与孔隙率和孔隙大小的关系,并根据这种关系设计满足实际需求的造孔单元。(3)针对3D模型切层后可能得到各种二维截面轮廓,开发了各自对应的填充算法,从而得到既能保持模型的整个外观结构,又能包含其内部拓扑信息的填充数据。(4)在VC++6.0平台上结合OpenGL技术,开发出骨组织工程支架建模的软件。通过分析快速成型设备的CLI格式接口文件的数据格式,实现了将构建的组织支架保存为这种类型的文件。
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