多孔骨支架设计制造及其力学生物学性能评价

作     者：宫赫 刘志强 邹姗姗 高甲子 田素静 

作者机构：北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 吉林大学机械与航空航天工程学院力学系长春130025 

基　　金：国家自然科学基金项目 12272029 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2024年第39卷第S1期

页      码：11-11页

摘      要：目的临床上对于大尺寸骨缺损的修复主要以植入骨支架为主。多孔支架在结构形态、承载能力、使用耐久性及渗透性方面与人体骨的匹配度仍然有限,可提高空间巨大。为此,设计制造了高强度-高渗透性TPMS支架,并探讨TPMS支架的结构与其承载能力和渗透性的关系。方法针对骨结构不规则且各向异性的特性,设计制造了仿生正交各向异性TPMS支架,以及与骨结构形态和力学性能相当的Voronoi-晶格支架。为提高多孔支架的使用耐久性,对制造的TPMS支架进行了化学抛光与热处理,从提高表面质量,减少制造缺陷的角度提高其抗疲劳性能。结果与结论设计的AD型TPMS结构的力学性能优势明显,渗透率高,比表面积大,可满足承力骨部位的强度、渗透性要求,并可为细胞生长提供足够空间;设计的正交各向异性支架AP、AG型TPMS结构在3个正交方向上展现出不同的力学性能与渗透性能,其中AG在3个正交方向上的弹性模量比值与人体骨接近,仿生优势明显,且其渗透率高,承载能力强适宜植入人体;电解抛光与热等静压可明显提高支架的表面质量,减少内部缺陷,提高支架的抗疲劳性能,且相比于以拉伸变形主导的结构,以弯曲变形主导的结构将收到更好的效果。

主 题 词：人体骨 力学生物学 使用耐久性 植入骨 正交各向异性 多孔支架 结构形态 电解抛光 

学科分类：08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

馆 藏 号：203143372...