[发明专利]一种特定形态与结构的组织工程支架的制备装置及其制备方法

说明书

本发明涉及人体生物工程技术领域，尤其为一种特定形态与结构的组织工程支架的制备装置及其制备方法，包括用于打印产品的3D打印设备以及用于图形处理的图形处理面板。该特定形态与结构的组织工程支架的制备装置及其制备方法，采用3D打印钛合金的方法，制作耳廓支架，为以后改良目前常用小耳畸形外耳廓再造手术方式做准备，极大地简化了耳廓支架制作的繁琐步骤，降低手术难度，缩短手术时间，减少并发症的发生，通过3D打印的方式将钛合金材料打印制成实体模型，使得实体模型更坚固、精度更高，同时工程支架为网格结构，以正常耳廓的结构和尺寸为依据对模型进行分区，便于并对不同区域进行形状、密度等方面的调整。

技术领域

本发明涉及人体生物工程技术领域，具体为一种特定形态与结构的组织工程支架的制备装置及其制备方法。

背景技术

先天性小耳畸形的治疗的基础是外耳廓再造。正常耳廓系由细薄的皮肤软组织包裹弹力软骨支架所组成，具有弹性的薄壳结构，并由耳轮、对耳轮、耳屏、对耳屏、耳垂、耳甲、三角窝、舟状窝等构成，凸凹回旋，形态复杂，因此耳廓再造是一个困难、复杂的手术。目前临床主要应用的手术方式之一是brent-nagata法，通过截取患者部分肋软骨进行拼接、雕刻，制作成耳廓形态，分期行耳廓再造术。行耳廓再造术虽然能够造出与正常耳郭形态非常的再造耳，但影响再造耳形态的因素很多，残耳及残耳后皮肤的松紧、厚薄、大小等，这些条件都会影响手术的效果。取肋软骨本身对患者有较大创伤，术后遗留肋软骨缺如，难免对以后生活造成不便。而作为该手术的难点，所截用肋软骨的长短、形状、厚薄差异都很大，肋软骨的雕刻处理，更是对手术医师的审美及用刀技巧要求很高。鉴于此，我们提出一种特定形态与结构的组织工程支架的制备装置及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特定形态与结构的组织工程支架的制备装置及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的取肋软骨本身对患者有较大创伤，术后遗留肋软骨缺如，难免对以后生活造成不便的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种特定形态与结构的组织工程支架的制备装置，包括用于打印产品的3D打印设备以及用于图形处理的图形处理面板，所述3D打印设备内包括有振镜式激光扫描系统，所述图形处理面板内包括三维图形处理模块，所述三维图形处理模块包括核心图形处理模块、网格生成模块、曲面建模模块、CAD模块和物理模块；

所述核心图形处理模块用于将3D图像数据进行图像可视化，并进行测量和处理；

所述网格生成模块用于将分割后的3D图像数据转换为多部分的体积网格，并导出并应用于有限元或计算流体力学软件包；

所述曲面建模模块将图像到CAD数据进行转换；

所述CAD模块用于将CAD模型与三维图像的融合，所获得的几何模型能够输出CAD文件格式模型，自动生成众多有限元网格，进行CAD建模；

所述物理模块用于计算有效弹塑性特性、绝对渗透率、电导率和介电常数、导热系数和分子扩散系数，并导出为text或VTK格式文件。

作为本发明的一种优选方案，所述CAD模块包括文件导入模块、网格划分模块、相对定位模块和距离测量模块；

所述文件导入模块用于将CAD文件格式直接导入到三维图像中；

所述网格划分模块用于以STL形式导出组合模型或导入ScanIP做进一步体网格划分；

所述相对定位模块用于对支架模型和产品模型进行定位仿真；

所述距离测量模块用于测量支架模型和产品模型之间的距离。

作为本发明的一种优选方案，所述物理模块包括结构力学模块、流体分析模块和多科学分析模块；

所述结构力学模块用于计算材料有效刚度张量和弹性模量；