[发明专利]一种测定3D打印多孔植入物的孔径及其分布的方法

说明书

本发明提供一种测定3D打印多孔植入物的孔径及其分布的方法，所述方法包括如下步骤：(1)对3D打印多孔植入物进行X射线CT扫描，得到CT扫描数据；(2)软件处理所述CT扫描数据，得到3D打印多孔植入物的三维重建图像；(3)对所述三维重建图像的孔数据进行处理，构建孔网络模型，对所述孔网络模型中的孔结构进行球形拟合，得出3D打印多孔植入物的孔径及其分布情况。本发明所述的方法不会对待测定分析的3D打印多孔植入物造成破坏，所述方法操作简单，实现了不同材质，不同成型工艺制得的具有各类复杂孔结构的3D打印多孔植入物的孔径及其分布的快速精确测定。

技术领域

本发明涉及3D打印植入物技术领域，尤其涉及一种测定3D打印多孔植入物的孔径及其分布的方法。

背景技术

3D打印技术被誉为第四次工业革命，极大的推动制造业升级发展，广泛应用于航空航天与医疗领域。在骨缺损修复中，高活性骨植入支架提供局部结构支撑，并影响细胞增殖、生长及成骨分化。多孔骨修复支架通常采用牺牲模板法制备，其内部孔结构由牺牲模板的形状、大小及位置决定，呈现不稳定、不均一甚至局部不连通的问题。3D打印技术通过层层堆积制备个性化修复体，内部孔结构同样可以设计，孔隙率可高达75％以上，孔道连通率可达99.99％。

研究表明，3D打印内植物的孔径及分布对干细胞的粘附、迁移及血管的生成影响巨大。但3D打印多孔植入物为网状结构孔，所有结构单元孔互联互通，目前还没有可以对多孔植入物进行孔径和孔径分布情况评价分析的方法。

CN111728742A公开了一种多孔半月板替代物建模及其制备方法，建模方法如下：用CT扫描患者半月板部位，对扫描图进行图像处理，获取与患者相匹配的半月板模型，对患者半月板处股骨、胫骨以及半月板部位的集中压缩应力和剪切应力、应力分布进行参数采集，采用参数化建模方式，对多孔半月板替代物中孔的孔隙形状、孔径和孔隙率进行设定获得最终的半月板替代物模型。将模型通过3D打印或注模工艺，即可获得多孔半月板替代物。所述方法制备的多孔半月板替代物能够匹配用户自身半月板、移植后有利于半月板组织的快速成型、生物力学性能满足膝关节部位的需求等优点，另外水凝胶与多孔支架的配合，可以极大地提升半月板替代物传递负荷、吸收振荡、提高关节稳定性的效果。但是该专利没有公开如何准确测定3D打印多孔植入物的孔径及其分布。

CN106421904A公开一种凝胶注模3D打印及电解还原制备多孔植入物的方法，包括如下步骤：根据所要植入部位的人体特征，使用医疗影像数据反求模型进行具有微观结构的个性化梯度多孔植入物负型模具的设计；使用光固化成形设备制备梯度多孔植入物负型树脂模具；通过凝胶注模将金属氧化物陶瓷浆料注入负型树脂模具中，高温烧结，得到金属氧化物陶瓷多孔支架；再通过熔盐原位还原制造初级多孔金属植入物；利用化学气相沉积的方法在初级多孔金属植入物表面沉积金属涂层。该方法克服了传统多孔植入物制备方法难以制造形状复杂、尺寸精密、微观结构不可控的缺点，且能实现结构纳米化，有望开辟多孔植入物制备的新途径。但是该方法也没有公开如何准确测定3D打印多孔植入物的孔径及其分布。

CN110146525A公开了一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，该方法包括：首先对煤样进行CT扫描实验，获取煤样的二维CT切片；利用三维重建软件准确的对煤样的真实孔裂隙结构进行三维重建，分别得到6种煤样的三维孔裂隙结构模型，统计出各煤样微观参数；然后利用Matlab程序导入三维孔裂隙结构数据体，并计算各煤样的三维体积分形维数；最后，基于CT三维重建得到的孔裂隙结构参数结合迂曲度分形数学模型求得三维空间的迂曲度分形维数，得到孔隙率、渗透率与分形维数的拟合函数，进而准确预测孔隙率、渗透率。但该方法并不能直接转用于3D打印多孔植入物的孔径及其分布的测定。

因此，开发一种可以准确测定3D打印多孔植入物的孔径及其分布的方法具有重要意义。

发明内容