可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法技术

本发明专利技术提供了一种可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法，包括以下步骤：在Matlab中，将P函数修改为P*函数；改变P*函数中变量c的值，得到不同形状的可视化三维曲面；将不同参数c的点云数据转化成片体数据；将不同参数c所对应的片体数据导入到逆向建模软件Geomagic DesignX中，得到不同形状的实体单元；在UG中建立正方体，使正方体与不同参数的实体单元中心重合，进行布尔相减运算得到三周期极小曲面的微孔单元结构；计算不同微孔单元的孔隙率得到参数c与孔隙率拟合方程；在UG中阵列处理实体微孔单元模型获得无限多个微孔结构，与需替代骨的三维实体模型进行布尔运算。该建模方法可将误差控制在最小范围，且建模过程简单方便快捷，易于操作。

【技术实现步骤摘要】
可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法
本专利技术属于骨组织工程中多孔骨建模
，尤其是涉及一种可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法。
技术介绍
组织工程是近20多年发展起来的一门交叉性学科，是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。骨骼是组成脊椎动物内骨骼的坚硬器官，是构成人体结构的支架，起着支撑、运动和保护的作用。虽然骨骼在人体中起非常重要的功能，但是骨骼也是人体中非常脆弱的器官，随着社会经济的发展以及车辆的迅猛增长，由感染，意外受伤，骨癌变等原因导致的骨缺损，骨损伤病例数量迅速增加，一旦受损的骨组织超过30mm，就不能通过骨骼的生长而自行弥补，困扰着人类的健康，针对这些骨病最有效也是能根治的疗法便是骨移植。在组织工程的研究中，骨组织工程是其一重要分支。骨组织工程是指将分离的自体高浓度成骨细胞、骨髓基质干细胞或软骨细胞，经体外培养扩增后种植于一种天然或人工合成的、具有良好生物相容性、可被人体逐步降解吸收的细胞支架或称细胞外基质上，这种生物材料支架可为细胞提供生存的三维空间，有利于细胞获得足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA.将TPMS函数输入Matlab中；/nB.对TPMS函数中的P函数、D函数、G函数进行验证处理，确定以TPMS函数中的P函数为基础函数来构建骨组织工程支架微孔单元；/nC.将P函数修改为P*函数；/nD.改变P*函数中变量c的值，在Matlab中运行，得到不同形状的可视化三维曲面；/nE.建立Matlab与UG之间的接口；/nF.将不同参数c所对应的点云数据通过Matlab与UG之间的接口转化成相对应的片体数据；/nG.将不同参数c所对应的片体数据导入到逆向建模软件Geomagic DesignX中，得到不同形状的实体...

【技术特征摘要】
1.可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将TPMS函数输入Matlab中；
B.对TPMS函数中的P函数、D函数、G函数进行验证处理，确定以TPMS函数中的P函数为基础函数来构建骨组织工程支架微孔单元；
C.将P函数修改为P*函数；
D.改变P*函数中变量c的值，在Matlab中运行，得到不同形状的可视化三维曲面；
E.建立Matlab与UG之间的接口；
F.将不同参数c所对应的点云数据通过Matlab与UG之间的接口转化成相对应的片体数据；
G.将不同参数c所对应的片体数据导入到逆向建模软件GeomagicDesignX中，得到不同形状的实体单元，完成片体到实体的转化；
H.在UG中建立一个正方体，使正方体与不同参数的实体单元中心重合，进行布尔相减运算，正方体作为基础，不同参数的实体单元作为工具得到三周期极小曲面的微孔单元结构；
I.计算不同c值所对应的微孔单元的孔隙率，得到参数c与微孔单元的孔隙率的拟合方程，以此为基础可以根据不同骨组织孔隙率要求，反求得到参数c；
J.在UG中阵列处理实体微孔单元模型获得无限多个微孔结构，与需替代骨的三维实体模型进行布尔运算；
K.得到多孔骨组织工程支架。


2.根据权利要求1所述的可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法，其特征在于：所述步骤C中P函数为φ(r)＝cos(x)+cos(y)+cos(z)＝0，引入参数c，得到P*函数φ(r)＝cos(x)+cos(y)+cos(z)+c＝0。


3.根据权利要求1所述的可控多孔骨组织工程支架的数学建模方法，其特征在于：所述步骤E中通过接口文件stlwrite.m，建立Matlab与UG之间的接口。


4.根据权利要求1所述的可控多孔骨组...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华，张世强，赵云，刘喆，杨洋，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12