基于三周期极小曲面和等参单元法的骨支架建模方法研究

张壮雅¹，赵珂²，杨晓峰³，段明德¹

1. 河南科技大学机电工程学院2. 河南科技大学第一附属医院影像科3. 河南科技大学第一附属医院超声科

摘 要：生物骨支架是治疗骨组织缺损的理想方法,如何构建有利于细胞黏附、繁殖、新陈代谢等的微观孔隙结构是构建生物骨支架亟待解决的问题。基于三周期极小曲面和等参单元法,研究一种适合于生物骨支架的建模方法。基于移动立方体算法,线性差值求解三周期极小曲面近似插值面,并结合拉普拉斯算子,构建三周期极小曲面单元;基于等参单元法,通过形函数坐标变换构建不规则形状孔隙曲面单元;基于模板法,局部网格加密构建不同尺度孔隙单元,并通过与实体轮廓模型布尔运算,构建出含有微观孔结构的生物骨支架实体模型。研究表明,利用三周期性极小曲面和等参单元法所构建的骨支架结构,可以实现对孔隙形状,尺度控制,为骨支架建模提供一种可行性的方法。

关键词：骨支架;微观孔隙;三周期极小曲面;等参单元法;模板法;