DOI: 10.12307/2025.441
Gyroid结构钛仿生骨支架修复下颌骨节段性缺损的生物力学性能
姜至秀
季俣辰
刘丹瑜
曹怡琳
姜婷婷
宋颐函
王磊
王心彧
黑龙江省生物医学材料及应用重点实验室,黑龙江省 佳木斯市 154002;佳木斯大学 口腔医学工程实验中心,,黑龙江省 佳木斯市 154002;佳木斯大学 口腔医学院,黑龙江省 佳木斯市 154002
摘要：背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点.
目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间.
方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm.根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度.
结果与结论:①有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;②力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;③结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应.
关键词：节段性骨缺损Gyroid结构3D打印选择性激光熔融有限元力学性能
分类号：R459.9(治疗学)R318.08(医用一般科学)R782.4(口腔颌面部外科学)
论文发表日期：2025-08-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 4621-4628 )
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