[发明专利]基于B样条体的生物组织非均匀多孔支架的构建存储方法

权利要求书

1.基于B样条体的生物组织非均匀多孔支架的构建存储方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

1)根据B样条体模板模型文件进行建模获得B样条实体模型；

2)将B样条实体模型映射到参数域空间(u,v,w)上，u,v,w∈[0,1]，使B样条实体模型上的各个点与参数域上的各个点具有一一映射关系，将参数域空间沿u、v、w三个方向均匀划分为多个网格并作为参数网格，参数网格的每个顶点作为网格点，在每个网格点处设定一个标量值T_αβγ，将每个网格点的网格点坐标及其标量值T_αβγ共同构成一个数据点，采用三变量B样条函数对所有数据点进行迭代拟合构建得到C值分布场C(u,v,w)；

在所述步骤2)中，采用三变量B样条函数对所有数据点进行迭代拟合构建得到C值分布场C(u,v,w)具体为：

2.1)首先对网格点上的标量值进行线性插值得到C值分布场的初始C值控制点，将初始C值控制点通过以下迭代方程(a)、(b)、(c)进行迭代，生成第t次的C值分布场C^(t)(u,v,w)：

式中：t为迭代次数，i、j、k分别表示C值控制点在三个方向上的序数，I_ijk表示B_ijk(u_α,v_β,w_γ)≠0的下标(α,β,γ)的集合，表示第t-1次迭代的差向量，表示网格点(α,β,γ)的误差值，B_ijk(u_α,v_β,w_γ)表示B样条实体基函数在网络点坐标(u_α,v_β,w_γ)的值；和分别表示第t次和第t-1次迭代后生成的C值分布场的第(i,j,k)个C值控制点，C^(t)(u,v,w)表示第t次迭代生成的C值分布场，B_ijk(u,v,w)是第(i,j,k)个C值控制点对应的B样条实体基函数在参数域空间(u,v,w)的值；

2.2)根据第t次迭代得到的误差值计算所有网格点的总体拟合误差ε_t：

式中，C^(t-1)(u_α,v_β,w_γ)表示坐标为(u_α,v_β,w_γ)的网格点(α,β,γ)在第t-1次迭代生成的C值分布场的值，T_αβγ表示网格点(α,β,γ)处的标量值T_αβγ；

2.3)设定拟合误差阈值，将当前次迭代的总体拟合误差ε_t与前一次迭代的总体拟合误差ε_t-1进行比较：当二者的差值小于误差阈值ε时，迭代终止；否则进行下一次迭代直至当前次总体拟合误差与前一次总体拟合误差小于误差阈值；

3)根据多孔支架的实际要求，选取三向周期极小曲面并设定三向周期极小曲面分别在参数域空间的三个方向上的周期参数ω_u、ω_v和ω_w，从而得到在参数域空间上的三向周期极小曲面隐函数表达式根据得到的三向周期极小曲面隐函数表达式以及步骤2)得到的C值分布场C(u,v,w)建立隐式曲面隐函数表达式

4)将参数域空间沿u、v、w三个方向分割为多个均匀分布的六面体单元网格，每个六面体单元网格再被分割成六个四面体单元网格，从而得到由多个四面体单元网格组成的参数域四面体网格模型，根据隐式曲面隐函数表达式在参数域四面体网格模型中构建参数域多孔结构；

5)将得到的参数域多孔结构再映射到B样条实体模型中得到非均匀多孔支架模型；

6)获得非均匀多孔支架的所有孔的大小及分布，根据对步骤2)中的网格点设定的标量值进行调整，然后再从步骤3)重复操作直至非均匀多孔支架满足实际要求；

7)以TDF文件格式存储输出的非均匀多孔支架，再输入到三维打印中进行打印得到非均匀多孔支架的生物组织产品。