骨组织工程支架的结构对于人工骨的成骨性能起着至关重要的作用，人工骨支架需要具备三维连通的微孔结构和合适的力学微环境。常用的人工骨支架材料包括聚合物、生物陶瓷、钛及其合金等，其中生物陶瓷材料一般均具有良好的生物相容性和降解性，但是力学强度不足使得其在大段承重骨缺损部位的支架应用中受到限制，而钛合金材料拥有良好的力学性能，生物性能与其他合金材料相比较好，但与生物陶瓷相比仍较差。为了使支架同时具有良好的生物性能和足够的强度，故本文对生物陶瓷-钛合金人工骨的微结构进行了研究。　　本文对单一材料磷酸钙骨水泥（CPC）人工骨支架的流道结构和微孔结构参数进行了设计与优化。利用 UG8.0软件建立了拥有不同主流道的轮辐形人工骨支架的三维模型，并利用ANSYS对其进行静力结构分析，在此基础上对人工骨支架的结构进行重新设计并优化，分析得到了不同主流道和各结构参数对支架的宏观孔隙率和力学性能参数的影响规律，为支架结构的进一步优化设计提供参考。　　对钛合金人工骨支架结构中横梁和立柱的直径与分布对支架力学性能的影响作前期研究，对钛合金支架的结构进行了设计。建立横梁和立柱的直径和分布均不同的钛合金支架模型，采用选择性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技术对其进行制备，对制备的支架进行力学压缩实验分析，测出各支架的力学性能参数，后期对各支架的有限元模型进行静力结构分析。结果表明增加立柱直径和横梁层数时，支架的力学性能得到提高。　　为了进一步研究钛合金支架在横截面积相同的情况下，支架的外观形状、立柱直径和分布、横梁层数对支架力学性能的影响，设计了15种不同形状、不同立柱直径和分布和不同横梁层数的支架结构。同样采用SLM技术制备，制备参数与前期一致，对支架进行力学压缩实验，利用万能材料实验机、高速摄像机和三维光学散斑测量仪同时对支架进行测量。对实验结果分析得知，支架的外观形状和横梁层数对支架的力学性能参数影响较大。　　在股骨三维模型中的股骨干某一位置沿股骨干方向提取20mm的骨缺损，欲采用多孔钛合金支架植入骨缺损部位实现支撑作用，为了得到在满足强度要求的同时，支架的体积最小，即重量最轻的支架结构，利用Altair HyperMesh软件对钛合金人工骨支架的结构进行了拓扑优化，根据优化后的结构中材料的分布结合前期研究结果，利用软件NX8.0重新建立了拥有多孔结构的钛合金人工骨支架。