生物陶瓷体内降解过程模拟与可视化研究

摘要

作为与人体骨生物相容性最好的骨缺损修复材料之一,多孔磷酸三钙主物陶瓷(β—TCP)能诱发或允许邻近骨组织生长,其本身可逐渐降解而被新骨取代,从而达到治疗的目的.通过研究β—TCP的降解特性和骨化机制,采用C++和ACIS实现三维降解仿真软件的编制,将这一动态降解过程显示出来,不仅可以全面、细致地观察和研究材料在人体内这一复杂环境下的变化过程,而且能够分析其降解性能是否良好,从而为研制与开发新型功能材料提供理论依据.通过以上研究,得出的结论如下:1.该文在深入认识材料降解机理的基础上,对其降解过程的二维仿真模型作进一步研究,结合材料的降解特性,利用MonteCarlo方法建立符合主物材料降解过程的三维仿真模型,并通过计算降解度以及相关参数检验此仿真模型的合理性.2.研究了材料晶粒长大与材料降解之间的关系,并对多晶材料晶粒长大模型进行研究,认为材料降解过程是晶粒在复杂生理环境下的逐步萎缩和被吞噬,最后完全消失,被新的组织所代替,这一过程正好与晶粒生长过程相反,二者在模型建立和仿真算法的实现等方面有着内在联系.3.应用晶粒长大理论建立材料降解的理论模型,实现了生物材料降解仿真算法以及过程模拟.降解模拟运行结果表明,材料与原骨边界上首先出现了显微结构的变化,证明了新骨首先是沿着边界生长这一论断.4.文中所建立的三维降解可视化仿真模型可以灵活地获取截面并通过截面分析,将模拟结果与实验研究结果进行对比,证明仿真模型的正确性.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题来源

1.2课题研究目的及意义

1.3和本课题有关的国内外研究现状分析

1.4研究目标、研究内容和所解决的关键问题

第二章生物医用材料与降解机理

2.1生物医用材料的发展概况及趋势

2.1.1发展概况

2.1.2生物医用材料的生物相容性

2.1.3发展趋势

2.2 β-TCP多孔陶瓷的特性及其降解机理

2.2.1 β-TCP的特性

2.2.2 β-TCP的降解机制

第三章生物陶瓷降解机理及模型研究

3.1材料晶粒长大机制研究

3.1.1晶粒生长变化的原因

3.1.2晶粒生长类型

3.1.3晶粒生长的模拟环境

3.1.4模拟晶粒生长变化的方法

3.2生物陶瓷降解模型的建立

3.2.1降解模型实验解释

3.2.2 β-TCP陶瓷在体内降解的物理模型描述

3.3生物陶瓷体内降解的仿真模型的实现

3.3.1 Monte Carlo模拟方法的实现

3.3.2二维仿真模型的实现

第四章ACIS在降解模型中的应用

4.1 ACIS简介

4.1.1 ACIS概念

4.1.2 ACIS和C++

4.2 ACIS的使用

4.2.1函数原型

4.2.2默认参数

4.3 ACIS中C++技术

4.3.1 ACIS构建思想

4.3.2 ACIS类

第五章生物陶瓷的三维降解仿真研究

5.1三维降解仿真模型的建立及其实现

5.1.1三维仿真模型的建立

5.1.2仿真模型的简化

5.1.3结合材料降解特性的仿真模型

5.2生物陶瓷体内降解仿真模型的应用

5.3降解模型及仿真软件的评判

第六章结论

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢