[发明专利]3D多孔支架模型建立方法、装置及制备系统

说明书

本发明提供的一种3D多孔支架模型建立方法、装置及制备系统，涉及医学技术领域。该3D多孔支架模型建立方法包括根据骨骼病变或缺损部位CT影像数据，获取待构建支架的轮廓数据及待构建支架在CT影像数据中对应的每个像素点的骨密度分布，选择最小结构的拓扑结构类型的基元，并基于选中的拓扑类型的结构基元及轮廓数据生成均匀孔隙率初始支架模型，利用对应的每个像素点的骨密度分布对初始支架模型中每个结构基元的孔隙率和微孔尺寸进行调整，以生成待构建支架对应的类松质骨的3D多孔支架模型。根据类松质骨的3D多孔支架模型打印的多孔支架，满足骨缺损部位生物力学特性的仿生微结构，满足细胞的迁移、分化及增殖等细胞生长微环境。

技术领域

本发明涉及医学技术领域，具体而言，涉及一种3D多孔支架模型建立方法、装置及制备系统。

背景技术

在骨科领域，由于严重创伤、骨肿瘤、骨髓炎等多种原因所致的骨病变、骨缺损十分常见。目前常用的骨修复材料包括自体骨和金属假体。自体骨增加了患者的创伤和痛苦；金属假体存在松动、应力遮挡等问题。因此，人工骨替代材料修复骨缺损成为医学重点。制备生物活性多孔支架植入机体缺损部位，为细胞生长、增殖及分化提供载体，形成新的与自身功能和解剖形态相适应的组织或器官，达到修复或改善病变部位的目的，具有重要的社会效益。当前的多孔支架制备方法并不理想，虽然在外形上可以做到满足病变、缺损区域的个性化形状，但无法实现符合骨骼生物力学特征的类松质骨多孔结构，无法提供与人骨相同的生物力学特性和细胞生长的微环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D多孔支架模型建立方法、装置及制备系统，用以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种3D多孔支架模型建立方法，所述方法包括：根据CT影像数据及预先获得的待构建支架的轮廓数据，获取所述待构建支架在所述CT影像数据中对应的每个像素点的骨密度分布；基于预先选中的拓扑类型的结构基元及所述轮廓数据生成初始支架模型；利用所述对应的每个像素点的骨密度分布对所述初始支架模型的孔隙率和微孔尺寸进行调整，以生成所述待构建支架对应的类松质骨的3D多孔支架模型。

第二方面，本发明实施例提供一种3D多孔支架模型建立装置，所述装置包括：获取模块，用于根据CT影像数据及预先获得的待构建支架的轮廓数据，获取所述待构建支架在所述CT影像数据中对应的每个像素点的骨密度分布；构建模块，用于基于预先选中的拓扑类型的结构基元及所述轮廓数据生成初始支架模型；调整模块，用于利用所述对应的每个像素点的骨密度分布对所述初始支架模型进行调整，以生成所述待构建支架对应的类松质骨的3D多孔支架模型。

第三方面，本发明实施例提供一种3D多孔支架模型制备系统，所述系统包括3D打印机及建模终端，所述3D打印机与所述建模终端电性连接，所述系统包括：所述建模终端，用于根据CT影像数据及获取预先获得的待构建支架的轮廓数据，获取所述待构建支架在所述CT影像数据中对应的每个像素点的骨密度分布；所述建模终端，还用于基于预先选中的拓扑类型的结构基元及所述轮廓数据生成初始支架模型；所述建模终端，还用于利用所述对应的每个像素点的骨密度分布对所述初始支架模型进行调整，生成所述待构建支架对应的类松质骨的3D多孔支架模型并发送至所述3D打印机；所述3D打印机，用于根据所述3D多孔支架模型打印生成类松质骨3D多孔支架。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种3D多孔支架模型建立方法，通过根据CT影像数据及待构建支架的轮廓数据，获取所述待构建支架在所述CT影像数据中对应的每个像素点的骨密度分布，再利用所述对应的每个像素点的骨密度分布对根据轮廓数据生成的初始支架模型进行调整，以生成个性化结构梯度的类松质骨的3D多孔支架模型。以使根据3D多孔支架模型打印的多孔支架满足骨缺损部位的生物力学特性仿生微结构，同时，还能满足骨细胞的迁移、分化和繁殖等细胞生长微环境。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。