研究显示,传统的骨水泥型膝关节胫骨平台假体术后易引发假体松动及下肢深静脉血栓等并发症。随着金属3D打印技术的快速发展,金属骨小梁开始应用于胫骨平台假体的设计中。临床研究表明,骨小梁结构的形状可以对假体植入后的骨生长产生重要影响,均匀骨小梁还不能满足假体植入后骨生长的需要。因此筛选出具有优良几何结构参数和力学性能的骨小梁胞元结构,进行合理组配和设计分区骨小梁胫骨平台假体,对于提高假体的生存率和减少翻修具有重要意义。金属骨小梁结构对骨长入的影响一直是骨科植入物研究的热点,利用数值模拟的方式探寻骨长入效果更好的分区骨小梁胫骨平台假体,通过骨重建仿真模拟探究分区骨小梁结构对胫骨松质骨部分骨长入的影响,对胫骨平台假体的设计及患者术后的康复具有重要的指导意义。本文以骨小梁胞元结构与分区骨小梁胫骨平台假体为主要研究对象,进行了骨小梁胞元结构和骨小梁多孔支架的设计,通过筛选和组配建立了分区骨小梁结构胫骨平台假体的简化模型,研究了假体植入后骨组织的重建与演化过程,模拟了骨长入的效果,采用3D打印技术制备了钛合金分区骨小梁胫骨平台假体,按照标准进行了疲劳实验。主要研究内容如下:（1）综述了骨小梁结构、膝关节胫骨平台假体及骨重建的研究背景与国内外研究现状,介绍了骨小梁结构与胫骨平台假体的发展趋势,阐述了本课题的主要研究目的和意义。（2）骨小梁胞元结构与骨小梁多孔结构的设计。建立了8种类型的骨小梁胞元结构与6种类型的骨小梁多孔支架,对它们的几何结构参数和力学性能特点进行比较分析,选择出综合性能最优的Cell6骨小梁胞元结构。通过分析,发现孔隙率与孔径对骨小梁胞元结构和骨小梁多孔支架的力学性能都有较大的影响。（3）分区骨小梁结构与分区骨小梁胫骨平台假体简化模型的建立及有限元分析。采用Cell6骨小梁胞元结构的4种不同尺寸,根据骨小梁结构膝关节假体与人体胫骨松质骨近端骨密度的特点,建立3组分区骨小梁胫骨假体平台假体简化模型,通过有限元分析得到模型的应变分布规律,利用数学软件MATALB对计算结果进行分析。发现分区骨小梁的组配方式对骨长入有明显影响,并最终选出骨长入最好（2.25mm-2.0mm-2.5mm组配）的分区骨小梁胫骨平台假体。（4）不同载荷下分区骨小梁胫骨平台假体简化模型的骨重建仿真模拟。利用有限元分析软件ANSYS中的修改材料参数和单元刚度的功能,用APDL参数化设计语言,研究了分区骨小梁胫骨平台植入后骨组织的重建与演化和结构内力的重新分配,对一种组配方式的分区骨小梁胫骨平台假体简化模型进行不同载荷下的骨重建数值模拟,根据结果对患者的恢复提供一定的理论指导。（5）分区骨小梁胫骨平台假体的疲劳实验。对3D打印钛合金分区骨小梁胫骨平台假体与锆铌合金分区骨小梁胫骨平台进行疲劳实验,测试了两种胫骨平台在900N与1200N循环载荷,10~7次循环次数下的疲劳性能,根据实验结果对两种胫骨平台的疲劳性能进行比较,并对两种胫骨平台的使用提出建议。（6）不同型号胫骨平台假体的压缩实验。对4个不同型号的胫骨平台进行压缩实验,测得它们的屈服载荷与抵抗弯曲变形能力的强弱,并对胫骨平台假体模型进行了数值模拟分析,通过分析结果与实验结果相对比,验证了实验结果的准确性。