磷酸钙生物陶瓷材料因具有良好的生物相容性而广泛应用于人工骨替代材料。研究表明,在磷酸钙陶瓷骨诱导性潜能中发挥作用的材料特性包括化学成分,宏观结构特征和微观结构特征。特别是针对磷酸钙植入材料的宏观结构与骨诱导性之间的相关性方面,尽管有大量的实验研究数据,但实验研究方法耗时长,成本高,误差大,而且缺乏对其机制系统性的理解,这限制了生物陶瓷在临床骨缺损治疗中的广泛应用。此外,大量的动物实验结果和体外培养组织工程构建体的研究都显示了微流体动力环境对支架内细胞生物功能活性具有重要影响,种种迹象表明孔隙结构很可能作为力学信号转化载体在材料骨诱导发生机制中发挥作用。故本论文基于生物力学理论,从宏观孔隙结构、体内动态环境和细胞力学刺激的相关性入手,利用对多孔支架仿真建模和有限元分析的方法,研究多孔支架的宏观结构特征与骨诱导性之间的相关性。并对多孔支架结构的优化设计提供理论依据。主要内容如下:(1)用Micro-CT的方法对制备的多孔支架进行孔隙参数分析和结构特征和趋势的提取。结果表明,多孔支架孔隙结构趋于六方密堆结构,基于此结构,利用SolidWorks软件构建了多孔支架的简化计算模型以用于后续有限元分析。根据所构建出的等效简化模型,研究了多孔支架的贯通孔/宏孔的比例极限问题。得到结论为贯通孔/宏孔的尺寸比例范围在0～0.5之间,比例下限为0,上限为0.5,当超出此上限时,支架结构出现破损缺陷。(2)用ANSYS软件构建了多孔支架的力学模型,模拟得到了多孔支架的压力位移曲线,得到理想的多孔支架的力学特性曲线是呈线性分布。并用实验测量得到的压力位移曲线数据,通过两者的对比分析,研究多孔支架的力学特性,从理论力学方面入手验证了构建的等效模型可作为实际支架的替代计算模型。(3)用F1ow simulation软件对不同宏观结构特征的多孔支架模型内的微流体动力环境进行仿真模拟,得到了不同宏观结构特征的流场分布图和内部的剪切应力数据,通过对数据的对比分析和理论研究并结合课题组前期的动物实验结果,得到结论为宏孔和贯通孔的尺寸对多孔支架材料的成骨性能有显著影响,并且这种影响是宏孔和贯通孔相互协同基于对微流体动力环境的作用后的结果。研究结论还提示材料宏观结构因素极有可能是通过微流体动力途径转化为生物功能化调控信号来影响生物陶瓷的骨诱导性。