[发明专利]一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，实现步骤包括：个性化仿生结构钛网的设计、钛网3D打印制备、热处理、表面处理等。本发明用选择性激光熔融技术(SLM)3D打印技术制备蛛网与双曲面结构拟合的个性化仿生结构钛网，将蛛网与双曲面结构优良的力学传导性能与钛网结合，可以制造出口腔生物学功能优良，满足牙槽骨三维骨增量需求的个性化钛网。

技术领域

本发明涉及垂直牙槽骨增量技术领域，更具体的说是涉及一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法。

背景技术

牙槽骨大面积骨缺损是口腔种植医生经常面临的难题，其中以水平伴垂直向骨缺损(不利型骨缺损)的骨增量技术尤为困难。目前临床医生解决牙槽骨不利型缺损增量的方法主要有块状骨移植、牙槽突牵张成骨及引导骨组织再生术(guided bone regeneration,GBR)三种。但是这三种方式均存在局限性和不足。经过国内外学者的探索，GBR成骨的稳定支撑结构钛加强型膜片及钛网逐渐被应用临床，并在垂直骨增量上取得了较好效果，但仍有黏膜开裂及感染情况发生从而影响成骨，产生骨增量的不确定性。因钛加强型膜无法在国内采购，目前国内医生多采用钛网作为GBR的支撑结构。

钛网因其良好的机械强度和生物相容性逐渐应用于大面积骨缺损中三维骨壁的重建，不仅能够为骨再生提供支持性保护，还能减少自体骨移植所需的骨量，因此钛网在GBR技术中具有广泛的适应症。钛网有成品钛网及个性化钛网两种，成品钛网或个性化钛网均可单独应用于水平骨缺损、垂直骨缺损的骨增量手术，且在水平-垂直联合骨缺损时也能够获得良好的骨增量效果。个性化钛网是随着金属3D打印的出现逐步兴起，其特点是可根据缺损形态术前设计并打印成型，术中无需塑形，操作时间短，组织贴合性好，可术前根据缺损受力情况调整厚度及孔隙率，但目前也还存在孔隙设计单一，如圆形、梯形、三角形、正方形等简单几何孔或不规则孔，这类型孔隙形成后钛网强度下降，且力学传导不畅，易形成应力集中区，这种应力集中区域可造成钛网局部位移甚至断裂，造成黏膜开裂以及对新骨的形成造成不利的影响，影响骨增量的整体质量、体积和轮廓外形。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决目前成品钛网与个性化钛网力学传导效果不佳、应力分布不均匀造成的钛网变形、断裂、黏膜破裂等问题以及目前成品钛网与个性化钛网植入后牙槽骨增量后吸收不均匀以及骨增量形态不佳的问题，首次拟合蛛网结构与双曲抛物面形态，设计并制造口腔生物学功能优良的个性化钛网，满足牙槽骨三维骨增量需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，包括以下步骤：

(1)个性化仿生结构钛网的设计：运用三维设计软件进行建模，并运用Ansys软件进行有限元分析，优化钛网结构；

(2)钛网3D打印制备：将切片处理过的钛网导入到3D打印机中，进行打印成型，打印制备出个性化仿生钛网；

(3)热处理：将3D打印钛网放入热处理炉中，在氩气下进行退火处理；

(4)表面喷砂处理：将经过退火处理的钛网去除支撑，进行喷砂及酸蚀处理，吹干后保存，即可。

优选的，在上述一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法中，步骤(1)所述个性化仿生结构钛网的设计具体包括以下步骤：

(1.1)采集DICOM格式原始数据，将原始数据导入Mimics软件进行模型的初步重建，将Mimics生成的STL格式文件导入Geomagic软件中，抹去模型钉状物和多余特征进行处理，然后对模型进行光滑处理，虚拟骨增量，最后进行曲面拟合；

(1.2)将Geomagic处理完成的模型以IGS格式导入到Ansys软件中，对构件的受力进行静力分析，得到模型的受力变形云图，从变形云图中观察模型变形的梯度变化；