[发明专利]生成骨小梁多孔结构模型和制备骨小梁多孔结构的方法

说明书

本发明公开了一种基于松质骨显微CT生成骨小梁多孔结构模型和制备骨小梁多孔结构的方法，涉及生物医学技术领域。基于松质骨显微CT生成骨小梁多孔结构模型的方法的一具体实施方式包括：基于显微CT对松质骨进行扫描，得到松质骨的三维图像；根据所述三维图像中各个点的灰度值确定松质骨的空穴位置；根据所述空穴位置，基于Voronoi算法生成骨小梁多孔结构模型。该实施方式能够复现骨头的微观结构、密度分布、传质特性以及生物性能，同时具有良好的机械性能和骨长入性能。

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，尤其涉及一种基于松质骨显微CT生成骨小梁多孔结构模型和制备骨小梁多孔结构的方法。

背景技术

骨小梁是骨皮质在松质骨内的延伸部分，即骨小梁与骨皮质相连接，在骨髓腔中呈不规则立体网状结构，如丝瓜络样或海绵状，起支持造血组织的作用。骨小梁在受到外力刺激下表现为：骨小梁变形、密度降低及网状结构的孔隙变大。骨小梁受力达到一定强度后会出现弥漫性断裂，完整性遭到破坏，松质骨提供的强度降低，进而导致骨抗形变以及承重能力下降。

目前，临床上可以通过异体骨移植修复骨缺损。作为异体骨移植的骨骼植入物材料应该全方位的模仿骨骼的性能，从机械性能、生物性能、传质特性到微观结构特点，来产生相似的细胞渗透、营养物质扩散和骨传导性能。另外，骨骼支架的设计应该提供优化的机械环境才能使得骨细胞得到必要的营养和信号来进行骨骼愈合的模拟，不匹配的机械环境会导致骨骼再生的降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于松质骨显微CT生成骨小梁多孔结构模型和制备骨小梁多孔结构的方法，能够复现骨头的微观结构、密度分布、传质特性以及生物性能，同时具有良好的机械性能和骨长入性能。

为实现上述目的，根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种基于松质骨显微CT生成骨小梁多孔结构模型的方法，包括：

基于显微CT对松质骨进行扫描，得到松质骨的三维图像；

根据所述三维图像中各个点的灰度值确定松质骨的空穴位置；

根据所述空穴位置，基于Voronoi算法生成骨小梁多孔结构模型。

可选地，根据所述三位图像中各个点的灰度值确定松质骨的空穴位置，包括：

根据所述三维图像中各个点的灰度值，确定所述各个点中灰度值的极小值点；

以所述极小值点作为所述松质骨的空穴位置。

根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种基于松质骨显微CT制备骨小梁多孔结构的方法，包括：

采用本发明实施例第一方面的方法生成骨小梁多孔结构模型；

采用增材制造方式打印所述骨小梁多孔结构模型，得到骨小梁多孔结构。

可选地，打印所述骨小梁多孔结构模型所使用的材料为：陶瓷，或聚合物，或复合材料。

根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种采用本发明实施例第二方面的方法制得的骨小梁多孔结构。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：本发明基于显微CT对松质骨进行扫描，能够在微米级别的尺度上获取骨骼在空间的密度分布信息，根据所述空穴位置，基于Voronoi算法生成骨小梁多孔结构模型，不仅能够把骨头的重要信息保留在骨小梁多孔结构中，而且具有灵活通用性。采用本发明实施例的方法制得的骨小梁多孔结构，能够复现骨头的微观结构、密度分布、传质特性以及生物性能，骨小梁多孔结构的刚度可以达到匹配松质骨的状态，避免应力遮挡，同时优化的孔径和拓扑结构可以为骨长入创造良好的环境。本发明实施例制得的骨小梁多孔结构可以用作各种骨科植入物，提高产品的综合性能。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。