一种基于孔隙网络模型的仿生骨支架设计方法

摘要

本发明涉及一种基于孔隙网络模型的仿生骨支架构建方法。其操作步骤为：首先使用Micro-CT技术获得人骨的微观三维微孔结构信息和三维空间位置密度信息的断面图像，进行阈值处理获得二值化的图像数据，抽取其松质骨部分，使用Mimics软件测量得到孔隙率和贯通率、孔径等。利用得到的人骨外形尺寸数据和内部围观尺寸数据，根据PNM模型原理，规划出PNM骨支架参数，然后采用编程工具C++和OPENGRIP语言编程得到骨支架生成程序，并借助UG二次开发平台，生成PNM仿生骨支架的三维模型，最终导入PNM骨支架到Mimics软件中进行验证其孔隙率、贯通率等参数。本发明得到的骨支架很好地模仿了自然骨，具有与自然骨相似的良好性能，其良好的多孔结构和高贯通率有利于骨源细胞的分化和流动。

主权项

一种基于孔隙网络模型的仿生骨支架构建方法，其特征在于操作步骤如下：a.利用阈值法将Micro‑CT数据处理为二值化图像，并进一步处理得到孔隙率、贯通率以及孔隙直径分布对自然骨施行Micro‑CT扫描，以获得自然骨的微观三维多孔结构信息和三维空间位置密度信息的断层图像；对上述各Micro‑CT扫描获得的断层图像使用阈值法进行二值化处理，得到仅有黑白两种灰度的图像；在上述灰度图像中，选取其中松质骨的图像区域，设定生成的三维模型参数值后，便可获得由数字资料构建的松质骨多孔结构模型，然后采用Mimics软件计算出孔隙率和贯通率；由上述得到的孔隙率及所需骨支架要求，规划如下参数：骨支架外形实体A的三维数据、球心网格参数、超球体数量和直径分布、微球体数量和直径分布；c.运用第二步的数据，然后采用C++程序及OPEN GRIP语言进行编程，得到PNM骨支架生存程序；并在UG NX软件上生成PNM骨支架三维模型，通过去除布尔运算产生的碎片，最终获得支架模型；d.将骨支架设计模型导入到MIMICS软件中，验证其孔隙率、贯通率、比表面积、孔隙直径分布，证明骨支架满足要求。