换一批基于多目标优化方法的Voronoi仿生多孔支架设计
Design of Voronoi Bionic Porous Scaffold Based on Multi-Objective Optimization Method
摘要目的 提出一种基于多目标优化的适用于不同骨缺损程度的Voronoi仿生多孔支架设计方法.方法 首先研究支架设计参数对力学和生物学性能的影响.然后建立支架设计参数分别与支架性能指标(比表面积、弹性模量、屈服强度和渗透率)的响应面模型.最后以边长15 mm立方体支架为例(假设骨缺损尺寸为边长15 mm立方体),将骨组织弹性模量和渗透率范围作为性能约束,通过非支配遗传算法-Ⅱ对支架进行多目标优化.结果 Voronoi支架的各向异性程度受种子点数的影响,而支架尺寸和缩放因子均只影响其杆径和杆长;通过本研究的设计方法,可针对特定缺损尺寸,设计出同时满足力学和生物学性能的最优支架.此外,通过调整屈服强度权重因子来改变乌托邦点,能够满足不同强度需求下的最优支架设计.结论 提出了一种基于多目标优化的Voronoi多孔支架设计方法,可适用于不同程度的骨缺损,为骨组织工程支架的个性化设计提供新的思路.
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关键词
Voronoi仿生多孔支架骨缺损力学性能渗透性能多目标优化Voronoi bionic porous scaffoldbone defectmechanical propertiespermeabilitymulti-objective optimization
分类号
R318.01（医用一般科学）
栏目名称
DOI
10.16156/j.1004-7220.2025.03.017
发布时间
2025-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家自然科学基金（12272029）
杭州市北京航空航天大学国际创新研究院资助项目（2024KQ093）
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