空间泰森多边形骨支架黏附性及渗透率分析

摘要

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16.98×10-8 m2增长到82.29×10-8 m2.③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.