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生物陶瓷体内降解过程的计算机仿真模型研究

祝志敏

  在生物医学工程领域,可降解生物陶瓷是一种性能优良的骨替代和修复材料,尤其是多孔磷酸三钙(TCP)陶瓷,其生物降解性能已经被临床所证明,但可降解生物陶瓷材料在体内究竟如何逐步降解,以及新组织是如何生成并参与生物体内的新陈代谢等问题仍处在探索研究阶段。运用计算机仿真技术模拟生物陶瓷在体内的降解过程,不仅会大大缩短材料从开发研究到临床推广应用的周期,还将极大地降低新型功能材料的研究开发成本和费用,为医学临床骨修复和替换提供了便利。计算机模拟晶粒生长是一项复杂的过程,计算机模拟材料降解过程更是一项长期而复杂的研究过程。尽管一些材料研究者近年来运用Monte Carlo方法在模拟多晶材料晶粒生长方面取得了较大的进展。但是将这一方法运用到生物陶瓷体内降解过程的仿真研究工作还很少。本文利用计算机仿真技术,在深入研究了生物陶瓷体内降解机理的基础上,将晶粒长大模型和材料降解模型有机结合,用于仿真生物陶瓷的降解过程。利用Monte Carlo方法建立了二维和三维降解模型,完成了二维降解仿真软件的编程,初步实现了对降解度的计算以及对相关参数的预测计算。本文中所提出的降解模型,在充分考虑了复杂生理环境的多因素影响下,比较灵活的运用了晶粒长大的研究方法和相关理论,为实现二维模拟生物陶瓷体内降解的过程提供了理论支持。对三维系统在二维截面上特征的研究表明,生物陶瓷在二维空间的降解模型虽然不能直接应用于三维系统的动态仿真之中,但是只需要对模型的三维特征进行充分的研究,可以实现三维空间降解过程的动态模拟,并对材料的综合性能作出科学而准确的评价,对人工骨的降解变化过程进展作出预报,这对于考察实际生物陶瓷体内降解过程的实验研究,具有相当重要的意义。……   
[关键词]:降解;模型;Monte Carlo(MC)法;仿真;生物陶瓷
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2002年