基于Micro-CT不同多孔结构陶瓷支架的建模及其贯通性与液流分布分析

贯通性是骨组织工程支架的重要参数, 决定包含蛋白和细胞的体液渗入和组织生长。本研究采用Micro-CT技术对三种不同工艺(球粒堆积、蜡球造孔、纤维堆积)构建的羟基磷灰石多孔支架进行断层扫描, 并从三方面研究支架的贯通性: (1)通过影像重建定量分析支架孔隙的三维贯通结构; (2)统计分析比较三种支架在贯流方向上的孔隙率变化; (3)有限元模拟支架的内部液流分布情况。结果表明, 球粒堆积支架与蜡球造孔支架孔隙率分布较均匀, 而纤维堆积支架孔隙分布较杂乱。液流模拟(流速分布)发现, 球粒堆积支架与蜡球造孔支架中液体流动均匀, 但是蜡球造孔支架孔壁近表面区域存在大量“漩涡流”, 不利于支架内细胞与液流之间的物质交换, 该结果有可能解释球粒堆积支架体内成骨性优于蜡球造孔支架的动物体内实验结果。