3D打印个性化多孔椎间融合器的参数化设计

来源：计算机集成制造系统杂志2026年第1期北京时间：

作者：王艺衡, 何坤金, 张聪, 郭庆亮, 承敏钢, 高瑞芳, 张能文, 刘云龙

单位：1.河海大学信息科学与工程学院2.江苏新道格自控科技有限公司3.常州市体育医院

摘要：由于传统的椎间融合器通常采用标准化设计,难以完全适应患者的个体性差异,从而导致由于形状不匹配引发椎体终板界面应力集中的问题,进而引发术后椎间融合器移位和下沉等并发症。为解决传统椎间融合器存在的问题,提出3D打印个性化多孔椎间融合器的参数化设计方法。首先,针对于复杂多孔结构设计,提出多层级联合参数化的设计方法构建晶胞模型,为椎间融合器设计不同的晶胞和孔隙结构,满足患者的个性化需求;其次,针对不同晶胞采用不同扩展方式,提出自适应扩展的方式构建多孔椎间融合器,提高了制造效率;最后,提出椎间融合器边界处理算法,解决椎间融合器在构建过程中存在的边界断杆问题,优化椎间融合器力学性能。实验结果表明,所提设计方法可以提高椎间融合器设计效率和稳定性,为椎间融合器的个性化制造提供有力支持。

关键词：参数化,椎间融合器,多孔结构,晶胞,泰森多边形

基金资助：国家重点研发计划资助项目(2020YFB1708900);江苏省体育局重大体育科研资助项目(ST212104);常州市国际科技合作资助项目(CZ20210038)。