[发明专利]一种骨缺损假体3D打印方法

说明书

本发明涉及一种骨缺损假体3D打印方法，属于骨假体制作技术领域，包括：建立骨缺损模型：利用CT或MRI技术构建出骨缺损的三维数学模型；建立假体模型；编制打印程序；试打印：打印：层层打印假体；开启打印台内的保温装置，使与假体的接触面与假体的温度保持一致；降温：打印完成后，旋转打印台进行风冷降温；取下假体，打印结束。本发明通过支撑骨架层和融合层的梯度结构，可以一方面保证其结构强度，实现其功能性，另一方面可以通过融合层与自然骨之间的结合，增加其结合强度，这种梯度设计，易于通过材料的选择实现节约成本和降低重量的目的，对促进骨假体的临床应用提供帮助。

技术领域

本发明涉及骨假体制作技术领域，具体涉及一种骨缺损假体3D打印方法。

背景技术

3D打印是一种直接数字化制造，其成型快、制作成本低，现已广泛应用于模具制造、工业设计等领域的模型制造。近年来，随着生物技术的快速发展，医疗领域也逐步通过3D打印技术来提高产品成型效率、缩短康复周期。

然而，3D打印技术只是给出了一个大体思路：通过材料堆集逐步形成产品。在具体应用中，还存在诸多问题，比如打印中产生的热量可能形成热应力，引发产品翘曲等变形问题，严重的可能产生裂纹、缩松等质量问题，也可能存在同种材料或不同材料之间结合力不够的问题。

当上述问题存在于骨假体时，可能使假体与人体缺损处无法贴合，使固定不好，或者使假体的力学性能不够，无法进行功能性替代。

同时，现有技术的骨假体基本采用钛或钽一种材料进行打印，如果仅用钛，可能由于与人体的亲和性不足导致与人体缺损处的结合力不够；如果仅用钽，则存在重量过重、价格过于昂贵的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种骨缺损假体3D打印方法，使用钛和钽进行复合的梯度打印，并增加防应力措施，以解决现有技术采用单一材料存在的亲和性不足或重量过重、价格昂贵，以及热应力引起的变形及裂纹、缩松的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种骨缺损假体3D打印方法，包括以下步骤：

1)建立骨缺损模型：利用CT或MRI技术构建出骨缺损的三维数学模型；

2)建立假体模型：根据三维数学模型缺损情况构建假体模型，所述假体模型为多层的复合结构，复合结构至少包括支撑骨架层和设置在支撑骨架层外部的融合层，支撑骨架层与融合层之间设置有相互咬合的连接体；

3)编制打印程序：将假体模型的STL文件导入3D打印设备中，进行切片处理，得到当前需要打印的截面图形，并根据截面图形设计平面打印路径；

4)准备打印墨粉：将支撑骨架层材料和融合层材料分别进行颗粒配比后，分别装入两个相互独立的墨粉存放区，并通过两个相互独立的输送系统与墨粉喷头连通；

5)预制备：在氩气氛围下，沿打印路径先行打印第一层中的融合层，之后采用激光或电子束加热熔化融合层并固结，再后沿打印路径先行打印第一层中的支撑骨架层，最后采用激光加热支撑骨架层并固结，使支撑骨架层熔固在融合层上，形成第一固结层；之后，在第一固结层的基础上，继续层叠第二固结层、第三固结层，直至形成形成假体；

6)检测：假体完全冷却后，对各关键部位的尺寸进行测量，与三维数学模型进行对比，确定变形比例；

7)调整假体模型：根据变形比例调整假体模型；

8)再制备：根据调整后的假体模型，重新打印；

9)再检测：修正变形比例；

10)重复5)－9)，直到变形比例为1，停止试打印：

11)制备：重复5)层层打印假体；开启打印台内的保温装置，使与假体的接触面与假体的温度保持一致；