空间泰森多边形骨支架黏附性及渗透率分析

作者：武力; 黄伟; 李学涛; 李盼盼; 张凯航; 沈智元

来源：中国组织工程研究, 2022, 26(28): 4472-4476.

• 骨支架
• 计算流体力学
• 黏附性
• 渗透率
• 泰森多边形
• 骨组织工程
• 生物性能

背景:骨组织工程研究发现,Voronoi骨支架黏附性和渗透率是影响骨组织工程支架的重要参数,良好的黏附性可以保证骨细胞在支架内部的黏附,从而促进骨组织的再生,而优异的渗透率可以促进营养物质及代谢废物在体内的运输。目的:研究Voronoi骨支架的黏附性及渗透率。方法:以Voronoi骨支架为研究对象,通过Rhino软件对其结构进行了建模,同时借助计算流体力学(CFD)方法对骨支架内部的渗透率及黏附性进行了分析,设定种子点数为20,25,30,缩放因子分别为0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,探讨孔隙率与渗透率之间的对应关系。结果与结论:(1)通过Rhino软件设计得到的Voronoi骨支架结构,平均黏附层厚度分布在0.061-0.116 mm之间,其具有一定的黏附能力,其孔隙率在很大程度上是由缩放因子决定的,随缩放因子的不断增加其孔隙率呈上升趋势,在所选结构设计参数范围内,当缩放因子为0.4时,不同种子点数的支架结构孔隙率均最小,分别为33.78%,33.87%,33.90%;当缩放因子为0.8时,不同种子点数的支架结构孔隙率均最大,分别为84.28%,84.35%,84.38%。(2)孔隙率的增加对支架结构的渗透率产生了明显影响,随孔隙率的增加,骨支架结构的渗透率呈上升趋势,在所设计支架结构中随孔隙率的变化,其渗透率由16.98×10-8m2增长到82.29×10-8m2。(3)对支架结构的孔隙率与渗透率之间的关系进行拟合,得到孔隙率与渗透率的关系方程,为骨支架渗透率的预测提供了依据,为复杂结构骨支架生物性能的分析提供了参考。

• 单位
  大连交通大学