多孔仿生骨單元植入物三維打印成型系統(tǒng)開發(fā)及實驗研究.pdf

1、理想的人工骨植入物，不僅要求外形與患者的骨缺損部位相符合，還應具有良好的力學性能及合適的生物仿生結構。采用傳統(tǒng)加工方法制備人工骨植入物存在耗時長、內部孔隙結構加工困難、無法滿足患者個性化需求等問題。利用3D打印技術制備人工骨植入物，不僅有利于實現復雜結構的人工骨植入物快速成型，同時能夠精確控制孔隙結構、尺寸及分布，有利于促進骨細胞生長，加快骨修復過程。本課題針對目前骨修復過程中，存在修復植入體結構單一、多孔仿生結構難以加工等問題，通過對

2、多孔結構進行力學仿真分析以及對三維印刷(Three Dimensional Printing，3DP)打印工藝的研究，提出一種改進的生物陶瓷多孔骨單元三維打印成型系統(tǒng)，主要研究內容如下:
　　選取兔骨小梁缺損部位為研究對象，對其進行圖像分割、特征提取，建立骨小梁缺損部位的三維模型。在獲取骨小梁缺損部位外輪廓的基礎上，通過對植入環(huán)境中骨單元的生物力學性能要求進行分析，構建包括“疏松”型、“密質”型、“雙層”型和“三層”型在內的四種多

3、孔骨單元內部三維空間構架。再利用布爾運算，建立多孔骨植入物的三維模型。最后，利用有限元分析軟件，研究上述多孔骨單元結構特征對其生物力學性能的影響規(guī)律。有限元分析結果表明“三層”型結構不僅構造與人體骨骼更為相似，力學性能也更加優(yōu)越。
　　其次，研究了一種改進的基于3DP工藝的多孔生物陶瓷快速成型方法，并搭建面向骨修復的3DP快速成型實驗平臺，完成機械結構、運動控制系統(tǒng)及軟件設計等。在此基礎上，完成多孔骨單元植入物制備并通過相應性能測