随着计算机技术的不断发展,医学影像技术也得到了更广泛的应用,该技术在生物工程学领域取得了巨大成就,并在临床诊断中占有着重要的地位。通过对医学CT图像的直接处理,能够得到初始的骨组织三维模型,但是,因为得到的三维模型存在边缘模糊以及表面粗糙等缺陷,导致直接生成的三维模型不能用于人工假体的制备。采用逆向工程技术,根据曲面分块原理对图像处理方法将得到的三维蒙皮数据进行曲面拟合,构建出股骨外轮廓的三维模型为人工假体的制备提供保障。为满足骨支架生物活性的需求,以体心立方球杆结构单胞做为基本的孔隙单元并结合宏观股骨模型,得到了一种骨支架多孔结构建模方法。主要研究内容如下:(1)针对通过医学CT图像直接处理得到的三维模型存在边缘模糊和表面粗糙等现象,实现了基于逆向工程原理的股骨三维模型重构方法。通过对CT图像的阈值分割、区域增长及逐层修复等方法,获得股骨三维蒙皮数据;应用逆向工程技术,据曲面分块原理对三维蒙皮数据进行曲面拟合,建立NURBS曲面模型;通过面片重构及过渡曲面,最终重构出股骨三维实体模型。(2)针对骨支架点阵结构在节点处容易发生断裂的问题,以体心立方体(Body centered cubic,BCC)单元为研究对象,构建出一种基于体心立方结构的球杆结构骨支架单胞模型,结合3D打印技术制备的多孔Ti6Al4V钛合金点阵结构模型,研究其显微结构特征与力学性能的关系。探究体心立方点阵结构力学性能最佳时的球杆直径比,解决了点阵结构在节点处容易发生断裂的问题。(3)创建了基于宏观建模和微观孔隙模型相结合的单一孔隙结构和梯度孔隙结构。采用对比研究的方法,分析影响孔隙率和比表面积的影响因素,实现了孔隙可控的建模方法,进而根据需求确定需要调整孔隙结构的区域。研究结果表明:通过对股骨CT图像处理、股骨三维模型重建得到了一种基于股CT图像的曲面重构方法;提出体心立方球杆结构模型并对其力学性能进行分析,得出节点球的引入,能够有效降低点阵结构的应力,提高点阵的整体力学性能使得点阵结构得到优化;且当球杆直径比为2.5时,节点球的引入对点阵的力学性能的影响最佳。同时,结合宏微观建模方法对孔隙结构骨支架进行设计将体心立方球杆结构单元进行实体填充,经布尔运算到具有多孔结构的球杆结构骨支架,得出一种适合于骨支架的建模方法,该方法在构建出与骨缺损部位相符宏观结构的同时,又能精确控制其复杂的内部微观多孔结构,为解决组织工程骨支架建模问题提供了依据。