本发明涉及3d打印,具体为一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼及3d打印制作方法。
背景技术:
1、随着计算机技术的不断发展,激光3d打印技术也成为了目前较为先进的零部件制造工艺,在产品研发中发挥着越来越重要的作用。而且,3d打印技术的整个过程基于计算机控制技术,在计算机的控制下实现智能制造。
2、随着现代医学的进步,其中,针对现代骨科中出现的骨缺损修复,也逐渐使用3d打印技术进行骨缺损部位的打印,骨科假肢的3d打印,但是,在采用3d打印技术生产和制作人工假体时,某些材料可能会引起过敏反应或组织坏死,打印出的假体表面粗糙度过高,导致组织与假体接触面积减少,难以实现有效的生物结合,其在打印过程中也有出现偏差的可能性,假体的尺寸可能与患者实际需要的不匹配,导致植入困难或者不适合,有必要对现有技术进行改进,为此,我们提出一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼及3d打印制作方法用于解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼及3d打印制作方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
3、本发明提供的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼,包括包括腿骨本体,所述腿骨本体一端为踝关节端,所述腿骨本体另一端为膝关节端,所述腿骨本体以及踝关节端、膝关节端均分为内外两层结构,所述腿骨本体以及踝关节端、膝关节端内层为生物活性层,所述生物活性层为可降解聚合物材质,为plga、pga、pcl和生物活性陶瓷材质其中一种,所述腿骨本体以及踝关节端、膝关节端外层为表面改性层,所述表面改性层为纳米结构表面涂层,涂覆有胶原蛋白、骨基质糖蛋白其中一种。
4、一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,具体步骤为:
5、a101、获取医学影像数据:使用ct扫描或mri等医学影像设备获取患者的骨骼结构数据,数据将作为制作3d模型的基础;
6、a102、数据处理:对医学影像数据进行处理和分析,以提取骨骼结构的几何信息,并消除噪音和不必要的细节;
7、a103、骨骼建模:利用处理后的医学影像数据,在计算机辅助设计软件中进行骨骼的三维建模;
8、a104、3d打印:使用3d打印设备,激光烧结将骨骼模型逐层打印出来,在打印过程中,注意打印参数的调整和支撑结构的添加,确保打印质量和准确性;
9、a105、后处理:完成打印后,去除支撑结构,进行表面光滑处理、消毒和生物相容性处理,进行纳米结构表面涂层、生物活性物质的涂覆;
10、a106、尺寸检验:利用检测工具对打印出来的人体骨骼进行尺寸精度和结构完整性的检测,确保制作出来的骨骼符合医疗标准和患者需求。
11、优选的,所述检测工具包括工作台,所述工作台顶部设置有用于稳定骨骼以及同步驱使骨骼旋转的控制组件,所述工作台顶部开设有用于安装控制组件的装配窗口,所述工作台顶部一侧固定连接有安装框,所述安装框开口处朝向控制组件,所述安装框内腔安装有多组用于配合控制组件对骨骼进行三维成像的激光扫描仪。
12、优选的,所述控制组件包括运动台,所述运动台置于装配窗口处,所述运动台四周开设有环绕自身的安装环槽,所述安装环槽内腔安装有多个滚珠,多个所述滚珠绕运动台轴线均匀分布,所述滚珠远离运动台的一侧与装配窗口内壁接触,所述运动台与装配窗口轴线重合。
13、优选的,所述运动台顶部固定连接有用于放置骨骼的承接台,所述承接台顶部开设有用于增加自身与骨骼接触力的涡状槽,所述承接台轴线与运动台轴线重合。
14、优选的,所述承接台四周开设有多个贯穿自身的连通窗口,多个所述连通窗口绕承接台轴线均匀分布,多个所述连通窗口靠近承接台中心的一侧开设有倾斜面,所述连通窗口内置有导向筒,所述导向筒与连通窗口内壁固定连接,所述导向筒底部一端贯穿承接台延伸至运动台底部。
15、优选的,多个所述导向筒内均放置有用于固定骨骼的拉线,所述拉线与导向筒内壁以及倾斜面滑动连接,多个所述拉线顶部一端相互固定连接,所述拉线为petg材质。
16、优选的,所述运动台底部设置有收卷辊,所述收卷辊顶部以及底部均固定连接有隔板,所述收卷辊与运动台轴线重合。
17、优选的,所述拉线底部一端贯穿收卷辊顶部隔板延伸至两个隔板之间,所述拉线与收卷辊顶部隔板滑动连接,所述拉线位于两个隔板之间的一端固定连接有用于防止自身脱离收卷辊的限位头。
18、优选的,所述收卷辊底部设置有伺服电机,所述伺服电机输出端固定连接有驱动辊,所述驱动辊顶部一端与收卷辊固定连接,所述驱动辊与收卷辊、运动台、承接台轴线重合。
19、与现有技术相比,以上一个或多个技术方案存在以下有益效果:
20、本发明通过方法与装置的配合制作人体骨骼,其所选材料具有良好的生物相容性和生物活性,有助于促进组织再生和愈合,与人体组织良好地相互作用,通过仿生设计优化3d打印的人体骨骼结构,使其形态和结构类似于自然骨骼,提高植入物与周围组织的适应性,采用表面处理技术,如纳米结构表面涂层和生物活性物质的涂覆,进一步提高了人体骨骼植入物的生物相容性和生物活性,利用激光扫描仪进行尺寸检测,确保植入物尺寸的准确性和一致性。激光扫描仪能够获取目标表面的高精度三维点云数据,以实现对物体尺寸、形状和表面特征的测量,采用承接台、涡状槽等稳定性措施,以及自动调整和固定系统,确保植入物在检测过程中的稳定性,并提高了检测过程的自动化程度,减少了人为操作的误差,多组激光扫描仪同时工作和数据对比分析,提高了检测效率,节省了时间成本,最后在植入患者身体之前进行医学验证和临床试验,确保植入物的安全性和有效性,其方法和装置在人体骨骼植入领域具有潜在的重要应用,为骨科手术和人体解剖学研究提供可靠的数据支持。
1.一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼,其特征在于,包括腿骨本体(1),所述腿骨本体(1)一端为踝关节端(101),所述腿骨本体(1)另一端为膝关节端(102),所述腿骨本体(1)以及踝关节端(101)、膝关节端(102)均分为内外两层结构,所述腿骨本体(1)以及踝关节端(101)、膝关节端(102)内层为生物活性层(103),所述生物活性层(103)为可降解聚合物材质,为plga、pga、pcl和生物活性陶瓷材质其中一种,所述腿骨本体(1)以及踝关节端(101)、膝关节端(102)外层为表面改性层(104),所述表面改性层(104)为纳米结构表面涂层,涂覆有胶原蛋白、骨基质糖蛋白其中一种。
2.基于权利要求1所述一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,具体步骤为:
3.根据权利要求2所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述检测工具包括工作台(3),所述工作台(3)顶部设置有用于稳定骨骼以及同步驱使骨骼旋转的控制组件(2),所述工作台(3)顶部开设有用于安装控制组件(2)的装配窗口(303),所述工作台(3)顶部一侧固定连接有安装框(301),所述安装框(301)开口处朝向控制组件(2),所述安装框(301)内腔安装有多组用于配合控制组件(2)对骨骼进行三维成像的激光扫描仪(302)。
4.根据权利要求3所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述控制组件(2)包括运动台(201),所述运动台(201)置于装配窗口(303)处,所述运动台(201)四周开设有环绕自身的安装环槽(202),所述安装环槽(202)内腔安装有多个滚珠(203),多个所述滚珠(203)绕运动台(201)轴线均匀分布,所述滚珠(203)远离运动台(201)的一侧与装配窗口(303)内壁接触,所述运动台(201)与装配窗口(303)轴线重合。
5.根据权利要求4所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述运动台(201)顶部固定连接有用于放置骨骼的承接台(204),所述承接台(204)顶部开设有用于增加自身与骨骼接触力的涡状槽(205),所述承接台(204)轴线与运动台(201)轴线重合。
6.根据权利要求5所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述承接台(204)四周开设有多个贯穿自身的连通窗口(206),多个所述连通窗口(206)绕承接台(204)轴线均匀分布,多个所述连通窗口(206)靠近承接台(204)中心的一侧开设有倾斜面(207),所述连通窗口(206)内置有导向筒(208),所述导向筒(208)与连通窗口(206)内壁固定连接,所述导向筒(208)底部一端贯穿承接台(204)延伸至运动台(201)底部。
7.根据权利要求6所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,多个所述导向筒(208)内均放置有用于固定骨骼的拉线(209),所述拉线(209)与导向筒(208)内壁以及倾斜面(207)滑动连接,多个所述拉线(209)顶部一端相互固定连接,所述拉线(209)为petg材质。
8.根据权利要求7所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述运动台(201)底部设置有收卷辊(210),所述收卷辊(210)顶部以及底部均固定连接有隔板(211),所述收卷辊(210)与运动台(201)轴线重合。
9.根据权利要求7所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述拉线(209)底部一端贯穿收卷辊(210)顶部隔板(211)延伸至两个隔板(211)之间,所述拉线(209)与收卷辊(210)顶部隔板(211)滑动连接,所述拉线(209)位于两个隔板(211)之间的一端固定连接有用于防止自身脱离收卷辊(210)的限位头(212)。
10.根据权利要求9所述的一种高生物亲和性的3d打印人体骨骼的3d打印制作方法,其特征在于,所述收卷辊(210)底部设置有伺服电机(214),所述伺服电机(214)输出端固定连接有驱动辊(213),所述驱动辊(213)顶部一端与收卷辊(210)固定连接,所述驱动辊(213)与收卷辊(210)、运动台(201)、承接台(204)轴线重合。
