[发明专利]一种类骨性3D打印材料及具有类骨性结构和类神经血管结构的类骨3D打印颞骨模型

说明书

本发明涉及一种类骨性3D打印材料及具有类骨性结构和类神经血管结构的类骨3D打印颞骨模型。所述材料由以下重量百分比的组分制成：改性聚碳酸酯39‑75％、硫酸钡24‑60％和钛白粉0.1‑1％。所述颞骨模型具有类神经血管结构和由所述类骨性3D打印材料打印而成的类骨性结构。本发明材料所打印的颞骨模型在模型重量、硬度、显微镜下的光感、钻磨声音、钻磨触感、钻磨过程中碎屑形成情况和听小骨复制准确度方面都有着较高的评分，从整体上，被评价为与尸体颞骨“相似度高”，且打印成功率及稳定性高，表明本发明材料是一种具有类骨性质的3D打印材料，本发明的颞骨模型在耳科手术训练中具备实用性，可作为尸体颞骨外的辅助训练工具。

技术领域

本发明涉及用于3D打印的材料领域，具体地说，涉及一种类骨性3D打印材料及具有类骨性结构和类神经血管结构的类骨3D打印颞骨模型。

背景技术

以往耳科医生通过反复解剖人体尸头的颞骨来获取和提高相关的手术技能。但人体尸头来源有限，价格昂贵，造成尸体颞骨解剖训练难以推广。3D打印颞骨模型为耳科手术技能训练提供了有效途径。由于市场上现有的3D打印原材料并无类骨性质，3D打印出的颞骨模型常常不能提供原型颞骨的解剖体验，常见问题有模型硬度较低、钻磨时模型软化等，从而限制了其在耳科手术训练中的实用性。因此有必要制备出与尸体颞骨相似或能模拟真实手术体验的3D打印颞骨模型。

除了获取精度足够的影像学数据并进行恰当的图像后处理外，应当采用适用于3D打印骨性结构的材料，使模型质地与真实骨骼相近，以提供良好的钻磨触感。

中国期刊《中华耳科学杂志》2015年第13卷第2期刊出的论文“3-D颞骨模型的制作与应用”，利用高分辨率CT获取活体颞骨断层图像(正常人2例，慢性中耳炎患者2例)，数据导入Mimics软件行图像分割及颞骨三维重建，以石膏粉末为原料，利用粉末堆积快速成型技术打印出颞骨模型，重要解剖结构与组织(听骨链、面神经、位听器、炎性渗出及胆脂瘤等)以不同颜色打印，并在显微镜下进行手术演练，结果表明颞骨模型的硬度与人骨相近，模型表面及内部骨性标志明显，解剖精确度高，钻磨触感接近真实，满足颞骨解剖技能训练及模拟手术的要求。但显微镜下研磨过程发现，标本内部“骨质”硬度稍低于标本表面“骨质”硬度，研磨产生的“骨粉”粘度比正常人骨骨粉粘度更大，需要用水流冲洗及吸引器清除。

苏州大学硕博士论文“基于螺旋CT的颞骨3D数字模型的建立及初步应用”，首先确定最佳的颞骨CT扫描参数，扫描尸头，获得0.1mm层厚DICOM数据，利用医学重建软件Mimics16.0分割颞骨内各解剖结构，建立了颞骨三维几何模型，模型导入3-Matic，进行网格光滑与优化处理，然后在Geomagic studio 2013进一步修饰、设计、运算，得到满意的3D数字几何模型。3D数字模型利用3D彩色喷墨打印技术和选择性激光烧结技术分别打印出石膏实体模型和ABS实体模型，进行了实体模型的模拟手术，与尸头进行比较。结果：实体模型解剖手感较好，与尸头接近；但是解剖微小结构还原度欠佳，ABS模型效果好于石膏模型；实体模型基本能反映尸头的解剖结构，但是由于支撑粉末的存在，进行解剖时有很大的影响。

专利文献CN105963788A，公开日2016.09.28，公开了一种用于3D打印人造骨材料，所述材料按重量份计由如下组分组成：生物金属粉末40～60份、非金属粉末 30～40份、聚碳酸酯20～32份、聚维酮K30 5～8份、烟酸0.5～0.7份、多巴胺0.02～0.1 份。该人造骨材料强度高，而且通过组分中的多巴胺、烟酸、聚维酮K30与其他材料的作用，使得多骨骼接合界面发生分解、吸收、析出等反应，能实现与骨骼牢固结合，防止疲劳和磨损，并且该材料在不加重单位材质重量的情况下克服了现有材料中在容易接合活动以及体内酸性介质的影响所导致材料的应力下降的技术问题，提高了材料的应力。然而该材料并不是用于模拟真实手术体验的颞骨模型。

综上，亟需一种适用于3D打印的类骨性材料，及与尸体颞骨相似或能模拟真实手术体验的3D打印颞骨模型。

发明内容