梯度骨骼植入体结构的设计方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种梯度骨骼植入体结构的设计方法、装置、设备及存储介质，方法包括：S101，通过拓扑优化和激光选区熔化成型技术，根据预设的参数制备不同类型的梯度晶格结构；S102，通过压缩试验和有限元分析获得不同类型的梯度晶格结构的力学性能、失效形式和能量吸收性能；S103，根据不同类型的梯度晶格结构的力学性能、失效形式和能量吸收性能，建立用于预测出梯度晶格结构的力学性能以及失效机制的预测模型；S104，根据设定的设计目标以及预测模型设计梯度晶格结构，并据此设计梯度骨骼植入体结构。植入体结构。植入体结构。

【技术实现步骤摘要】
梯度骨骼植入体结构的设计方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗器械设计
，尤其涉及一种梯度骨骼植入体结构的设计方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]骨骼损伤是指动物体的骨骼受到外界直接暴力作用，导致骨头的连续性以及完整性中断。随着生活质量的提高，宠物的数量急剧上升。同时，人们也越来越注重健康生活，运动群体不断扩大，这使得骨骼损伤的概率也在加大。
[0003]骨植入体是治疗骨骼损伤的一种方式，其通过将特定的材料置入到缺损的的部位来治疗骨骼损伤，其中，金属是最为常见的置入材料。
[0004]然而，金属植入目前尚未大规模应用于市场，是因为金属植入存在如下痛点：一是由于金属材料的刚度远远高于人体自身骨骼，会产生破坏人体骨骼生长的应力屏蔽现象。当金属材料替代缺损的骨骼植入人体时，由于自身的刚度过大，会弱化周围人体自然骨骼承受应力的能力，减缓了骨组织的生物学重构过程，造成植入体的松动，使植入体与人体自然骨骼界面结合不牢；二是实心的金属植入体也不利于人体营养组织的传输，影响人体系统的正常运转。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度骨骼植入体结构的设计方法，其特征在于，包括：S101，通过拓扑优化和激光选区熔化成型技术，制备不同类型的梯度晶格结构；S102，通过压缩试验和有限元分析获得不同类型的梯度晶格结构的力学性能、失效形式和能量吸收性能；S103，根据不同类型的梯度晶格结构的力学性能、失效形式和能量吸收性能，建立用于预测出梯度晶格结构的力学性能以及失效机制的预测模型；S104，根据设定的设计目标以及预测模型设计梯度晶格结构，并据此设计梯度骨骼植入体结构。2.根据权利要求1所述的梯度骨骼植入体结构的设计方法，其特征在于，步骤S101中，所述梯度晶格结构采用尺寸为3mm
×
3mm
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3mm的正方体为胞元结构，整个梯度晶格结构由8个胞元结构沿每个坐标方向(x、y、z)重复排列组成，总尺寸为20mm
×
20mm
×
20mm；且沿着制造方向，每个梯度晶格结构的底部设置有尺寸为20mm
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20mm
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2mm的底板。3.根据权利要求1所述的梯度骨骼植入体结构的设计方法，其特征在于，所述梯度晶格结构包括均匀梯度的U型结构、密度梯度垂直于加载方向的G1型结构以及密度梯度沿加载方向的G2型结构。4.根据权利要求1所述的梯度骨骼植入体结构的设计方法，其特征在于，在使用有限元分析时，基于软件模拟受压力载荷作用下所述梯度晶格结构表面的应力分布；其中：将316L不锈钢的弹性模量187GPa，泊松比0.3设置成所述梯度晶格结构的弹性特性，力学工况为正方体的一个顶点受到沿Z轴向下的压力，与该顶点对角线相对应的顶点的位移被完全约束；优化目标为正方体的相对密度，设置为0.20
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0.50；优化后的模型输出为.STL格式的模型群，通过Magics商业软件，对模型进行平滑化修复，并通过镜像操作，将8个胞元结构堆叠成一个完整的单元点阵结构；最后，在xyz三个方向上各堆叠6个单元点阵结构，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志韬，杨铠宇，徐仰立，杨泽凌，陈珏雄，范辉平，郑佳玮，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：