[发明专利]一种多孔材料内部缺陷的无损检测方法

说明书

本发明涉及一种多孔材料内部缺陷的无损检测方法，其解决了现有检测方法具有不可恢复的破坏性、耗时长且检测成本高等技术问题，包括如下步骤：制样、扫描、数据重建和处理、数据分析、三维模型重构，本发明可用于多孔材料内部缺陷的无损检测领域。

技术领域

本发明涉及多孔材料内部结构检测方法，特别涉及一种多孔材料内部缺陷的无损检测方法。

背景技术

骨移植是骨外科治疗骨缺损的主要手段。目前，自体骨移植仍然是骨缺损治疗的“金标准”，但自体骨移植存在骨量不足、多次手术、供区术后并发症、增加医疗负担等缺点。因此，寻找理想的骨移植替代物一直是骨科研究的难点。

近年来，3D打印技术制造的多孔状材料成为再生医学研究的热点领域，已有大量研究证实该类多孔材料对骨修复的有效性。然而，在多孔材料机械加工的过程中，由于制作工艺的原因，总是不可避免地存在着各种微观缺陷。其中，内部孔洞阻塞是多孔材料制作中存在的主要缺陷形式。但是，已有研究表明内部孔洞阻塞缺陷会导致缺损区域的骨再生和血管再生能力大幅下降，最终导致多孔材料的骨长入和骨整合失败，增加了骨修复手术失败的风险，直接影响患者的健康。

但是，由于内部孔洞阻塞的随机性、不连续性等特点，目前的检测手段如超声检测、X光射线检测、磁粉检测、渗透检测、体视镜检测等，并不能进行精确检测或只能检测多孔材料的表面形貌特征；传统的切片检测虽可以精确观测到内部孔洞阻塞，但由于该技术具有不可恢复的破坏性、耗时长且检测成本高等缺点，特别对于个性化的3D打印多孔材料，一旦破坏，必须重新制备，也失去了检测的意义。因此，切片检测也无法用于多孔材料内部阻塞缺陷的检测。综上所述，目前的检测方法不适用于多孔材料内部缺陷的检测。

发明内容

本发明就是为了解决现有检测方法具有不可恢复的破坏性、耗时长且检测成本高等技术问题，提供一种节省时间、检测成本低的多孔材料内部缺陷的无损检测方法。

为此，本发明提供的多孔材料内部缺陷的无损检测方法，其包括如下步骤：(1)制样：根据实验设计选取稳定成熟的条件制作多孔材料样品；(2)扫描：选取所述步骤(1)中多孔材料样品进行显微CT扫描，记录样品断层扫描数据。扫描前根据样品材质进行必要的参数调校；(3)数据重建和处理：对所述步骤(2)中的数据进行重建，重建过程中根据样品材质进行必要的参数调校；(4)数据分析：对所述步骤(3)中的重建数据进行分析，评估多孔材料内部是否有阻塞区域，阻塞区域的体积和孔隙率指标；(5)三维模型重构：对所述步骤(3)中的重建数据进行内部阻塞区域三维形貌的提取，获得可视化的多孔材料内部缺陷模型。所述步骤(2)中显微CT扫描参数范围为：有效像素值≤100μm，扫描电压为30kVp～140kVp，扫描电流为300μA～2000μA，铝栅为0～5mm，此扫描范围可以保证扫描质量。所述步骤(4)和(5)中，通过定义三维图形轮廓线的方式来选取计算机断层图像感兴趣区域。所述步骤(5)中，三维模型重构包括图像的灰度量化，图像增强，图像锐化、平滑，图像轮廓跟踪，图像兴趣区域提取。使用COBRA_Exxim软件进行图像三维重建，重建体素值为：8.99μm×8.99μm×8.99μm，重建层数为2048×2048×3072，重建时进行射线硬度校准，校准参数为Coeff0(a0)：0；Coeff0(a1)：0.797；Coeff0(a2)：0.3525；Coeff0(a3)：-0.0396；重建好数据使用Inveon Research Workplace进行查看和分析；将重建好的数据导入该软件，使用Generalanalysis模块打开数据，进行支架质量的评估。

本发明的有益效果为：

①本发明不但可以检测出多孔材料内部缺陷，而且保证了材料的完整性，便于材料后期进行临床或其他方向应用。

②本发明还可以检测出多孔材料内部阻塞区域的空间分布、阻塞体积和孔隙率等指标，便于进行多孔材料内部缺陷的综合评估。