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3D printing and additive manufacturing. 2024 Dec 16;11(6):1949-1960. doi: 10.1089/3dp.2023.0113 Q32.12025

Bone Ingrowth Simulation Within the Hexanoid, a Novel Scaffold Design

六面体骨小梁结构植骨的有限元分析 翻译改进

Yuheng Wang  1  2, Luping Wang  3, Nicolas Soro  4, Pascal R Buenzli  5, Zhiyong Li  3, Nicholas Green  1, Kevin Tetsworth  1  2  6, Deniz Erbulut  1

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作者单位

  • 1 Orthopedics Program, Herston Biofabrication Institute, Block 7 Royal Brisbane and Women's Hospital, Herston, Queensland, Australia.
  • 2 Doctor of Medicine Program, School of Medicine, The University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia.
  • 3 Faculty of Engineering, Department of Mechanical, Medical and Process Engineering, Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia.
  • 4 Centre for Advanced Material Processing and Manufacturing, Department of Mechanical and Mining Engineering, The University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia.
  • 5 Faculty of Science, Department of Mathematical Sciences, Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia.
  • 6 Department of Orthopedic Surgery, Royal Brisbane and Women's Hospital, Herstone, Queensland, Australia.

    • DOI: 10.1089/3dp.2023.0113 PMID: 39734733

    摘要 中英对照阅读

    The utilization of bone scaffold implants represents a promising approach for repairing substantial bone defects. In recent years, various traditional scaffold structures have been developed and, with advances in materials biology and computer technology, novel scaffold designs are now being evaluated. This study investigated the effects of a novel scaffold unit cell design (Hexanoid) through a computational framework, comparing its performance to that of ... ...点击完成人机验证后继续浏览

    骨支架植入物的使用代表了修复较大骨缺损的一种有前景的方法。近年来，各种传统的支架结构被开发出来，并随着材料生物学和计算机技术的进步，新型支架设计也正在被评估。本研究通过计算框架，调查了一种新颖的支架单元细胞设计方案（Hexanoid）的效果，将其与四种已知的支架设计进行了比较。进行有限元分析数值模拟和机械测试，以分析不同支架设计下的动态骨生长过程及机械强度。基于骨重塑理论，对Ti-6Al-4V金属支架内的骨形成进行了仿真。研究结果表明，这种新颖的支架设计（Hexanoid）实现了显著提高的最大骨体积分数（约27%），相对于骨与腔体体积比，它优于现有文献中的传统单元细胞设计方案，例如立方设计为19.1%，圆形设计为16.9%。此外，该新型结构还具有与人类致密骨组织相当的机械强度。尽管该设计在某些类别中并非最优，但在与评估的五种支架结构相比的关键方面，其整体性能非常令人满意。虽然该项目存在一些限制，但类似的方法也可以用于新支架结构的主要评价，从而提高效率和有效性。在未来的研究中，本项目的成果可以与临床康复过程相结合，为优化其他新型支架单元细胞设计提供关键性评估。

    关键词：骨生长模拟；骨支架；有限元分析（FEA）；支架单元细胞设计方案。

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    期刊名：3d printing and additive manufacturing

    缩写：3D PRINT ADDIT MANUF

    ISSN：2329-7662

    e-ISSN：2329-7670

    IF/分区：2.1/Q3

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