[發明專利]一種基于維諾圖的類骨支架結構及其設計和制備方法

在審

• 申請號: 202110387204.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113297688A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 崔承云;陳璐;馮森;姜高強;崔熙貴
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/25;G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于維諾圖的類骨支架結構設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：創建三維空間，放置N個隨機離散點，提取各隨機點坐標值(X_n,Y_n,Z_n)，n＝1,2…,N-1,N；

S2：轉換坐標值為0～1內唯一對應的特征值，利用貝塞爾曲線控制特征值在0～1區間內梯度分布，約束離散點呈現梯度分布；

S3：特征值轉換為實際坐標值，重建離散點空間坐標，接入Voronoi3D計算器，分割原空間生成維諾子空間；

S4：炸開子空間，提取各子空間的邊界線，在邊界線上自動捕捉均等距離的多份標志點，設定縮放因子具體選定標志點，標志點形成標志面；

S5：關聯選定的標志面，重建子空間新邊界，包夾生成初始多面體支架，調整縮放因子能夠控制支架整體的體積分數；

S6：細分支架的網格表皮，柔化支架的表面和結節。

2.根據權利要求1所述的基于維諾圖的類骨支架結構設計方法，其特征在于，所述S1具體為：創建三維空間，在空間中隨機放置離散點，設置離散點數量N和種子數S，提取所有離散點的坐標值(X_n,Y_n,Z_n)，n＝1,2…,N-1,N。

3.根據權利要求1所述的基于維諾圖的類骨支架結構設計方法，其特征在于，所述S2具體為：對于所有離散點的X、Y、Z坐標值，轉換成0～1中唯一對應的值，分別建立起離散點X坐標、Y坐標、Z坐標的特征值集合，將特征值集合輸入貝塞爾曲線，分別調整X坐標、Y坐標、Z坐標的特征值集合在0～1值內的分布密集程度，使得特征值在0～1區間內的分布情況呈現梯度趨勢，控制離散點梯度分布。

4.根據權利要求1所述的基于維諾圖的類骨支架結構設計方法，其特征在于，所述步驟S2中的貝塞爾曲線B(t)＝P_o(1-t)³+3P₁t(1-t)²+3P₂t²(1-t)+P₃t³,t∈[0,1]，由四個控制點P_o、P₁、P₂、P₃控制，調整控制點位置能夠改變貝塞爾曲線，從而調整離散點X、Y、Z坐標的特征值在0～1值內的分布密集程度。

5.根據權利要求1所述的基于維諾圖的類骨支架結構設計方法，其特征在于，所述S3具體為：依據調整后的X、Y、Z特征值集合重建離散點空間坐標，依據重建后的離散點在原三維空間中生成經過調控分布后的維諾子空間。

6.一種基于維諾圖的類骨支架結構制備方法，其特征在于，所述基于維諾圖的類骨支架結構是根據權利要求1-5任意一項所述基于維諾圖的類骨支架結構設計方法設計的。

7.根據權利要求6所述的基于維諾圖的類骨支架結構制備方法，其特征在于，采用3D打印制備所述基于維諾圖的類骨支架結構。

8.一種基于維諾圖的類骨支架結構，其特征在于，所述基于維諾圖的類骨支架結構由權利要求6所述基于維諾圖的類骨支架結構制備方法制備得到。