一种用3D打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法与流程

本发明涉及多孔梯度骨骼支架，尤其涉及一种用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法。

背景技术：

1、由于疾病(如癌症)、意外损伤(创伤或损伤)和手术(如肿瘤切除术、翻修手术)可能会导致骨骼缺陷，对于大规模骨缺损(主要是骨折)，常常会出现骨吸收和骨不愈合的情况，骨缺损即无法自行愈合，将严重影响患者生活质量。随着骨肿瘤发病率的增高及车祸等高能量创伤导致的骨缺损的增加，在可预见的未来，临床上可以见到越来越多的骨缺损患者，所以需要探索出对于大段骨缺损有效的治疗手段，以改善患者生活质量。

2、目前临床治疗骨缺损的方法主要是包括：取髂骨等自体骨移植、同种异体骨移植、masquelet技术、ilizarov骨延长技术等。但是这些技术都存在不同的缺陷。自体骨移植取材有限，存在出血、感染等供区并发症；同种异体骨移植存在相关疾病传播、诱发免疫反应等缺陷。ilizarov骨延长技术需要较长时间的外固定治疗，还存在针道感染、关节僵硬等风险。masquelet技术的缺点包括二次手术，术后存在植骨吸收、骨不愈合，下肢应力性骨折等。

3、目前，现有技术公开了一种用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，通过ct扫描设备对骨缺损处进行三维扫描获取图像数据，设计出可以移植骨头的尺寸及形态，以钛合金材料作为多孔骨骼支架材料，利用3d打印slm成形出环状多孔功能梯度结构，外层为体心立方结构，内芯为十字形蜂窝结构，孔隙率由外向内减小，更好地模拟了天然骨的实际孔隙率变化特征，再将含有壳聚糖、羟基磷灰石、淫羊藿苷的混合溶液注射到多孔钛支架的孔隙中，得到功能梯度多孔仿生复合支架，本发明打印出的支架具有可降解、可修复、良好生物相容性和良好骨传导性，并使细胞能够更好地黏附生长，促进骨愈合。

4、采用上述方式，通过ct扫描设备对骨缺损处进行三维扫描的过程中，会将ct床，以及床上残留的干扰物一并扫描进去，从而影响后续的梯度模型的生成效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，旨在解决通过ct扫描设备对骨缺损处进行三维扫描的过程中，会将ct床，以及床上残留的干扰物一并扫描进去，从而影响后续的梯度模型的生成效果的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，包括以下步骤：

3、通过ct扫描设备对骨缺损处进行三维扫描，获取图像数据；

4、对所述图像数据进行去床操作，得到去床图像；

5、对所述去床图像进行特征提取，得到扫描特征；

6、基于所述扫描特征利用三维制图软件设计梯度模型；

7、基于所述梯度模型以钛合金材料作为多孔骨骼支架材料，利用3d打印slm成形出环状的梯度多孔支架；

8、将所述梯度多孔支架置于混合溶液中，得到功能梯度多孔仿生复合支架。

9、其中，所述对所述图像数据进行去床操作，得到去床图像，包括：

10、通过所述ct扫描设备获取ct空床扫描图像；

11、将所述ct空床扫描图像变换至所述图像数据的图像空间，使所述ct空床扫描图像和所述图像数据匹配，得到匹配图像；

12、基于所述匹配图像对所述图像数据进行去床操作，得到去床图像。

13、其中，所述对所述去床图像进行特征提取，得到扫描特征，包括：

14、构建深度学习模型；

15、使用训练数据集对所述深度学习模型进行训练，得到特征提取模型；

16、将所述去床图像输入所述特征提取模型中进行训练，得到扫描特征。

17、其中，所述深度学习模型为卷积神经网络模型。

18、其中，所述使用训练数据集对所述深度学习模型进行训练，得到特征提取模型，包括：

19、对所述训练数据集进行预处理，得到训练集和验证集；

20、使用所述训练集对所述卷积神经网络模型进行训练，通过多次迭代和优化，使得模型能够学习到数据的特征和规律，得到预训练模型；

21、使用所述验证集对所述预训练模型进行评估，计算所述预训练模型的准确率、召回率、f1得分和模型的性能和效果，得到评估结果；

22、基于所述评估结果对所述预训练模型进行优化，得到特征提取模型。

23、其中，所述对所述训练数据集进行预处理，得到训练集和验证集，包括：

24、删除所述训练数据集中的无效、错误或不完整的数据，得到清洗数据；

25、对所述清洗数据进行数据标准化、去重和填充缺失值，得到整理数据；

26、对所述整理数据进行聚合、拆分和映射，得到变换数据；

27、按照8：2的比例将所述变换数据划分成训练集和验证集。

28、其中，所述混合溶液中含有壳聚糖、羟基磷灰石和淫羊藿苷。

29、本发明的一种用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，通过ct扫描设备对骨缺损处进行三维扫描，获取图像数据；对所述图像数据进行去床操作，得到去床图像；对所述去床图像进行特征提取，得到扫描特征，从而过滤掉ct床及ct床上的干扰物，提高图像的有效性；基于所述扫描特征利用三维制图软件设计梯度模型；基于所述梯度模型以钛合金材料作为多孔骨骼支架材料，利用3d打印slm成形出环状的梯度多孔支架；将所述梯度多孔支架置于混合溶液中，得到功能梯度多孔仿生复合支架，解决了通过ct扫描设备对骨缺损处进行三维扫描的过程中，会将ct床，以及床上残留的干扰物一并扫描进去，从而影响后续的梯度模型的生成效果的问题。

技术特征：

1.一种用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，

6.如权利要求5所述的用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的用3d打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及多孔梯度骨骼支架技术领域，具体涉及一种用3D打印可再生功能梯度骨骼支架的制备方法，包括通过CT扫描设备对骨缺损处进行三维扫描，获取图像数据；对所述图像数据进行去床操作，得到去床图像；对所述去床图像进行特征提取，得到扫描特征；基于所述扫描特征利用三维制图软件设计梯度模型；基于所述梯度模型以钛合金材料作为多孔骨骼支架材料，利用3D打印SLM成形出环状的梯度多孔支架；将所述梯度多孔支架置于混合溶液中，得到功能梯度多孔仿生复合支架，解决了通过CT扫描设备对骨缺损处进行三维扫描的过程中，会将CT床，以及床上残留的干扰物一并扫描进去，从而影响后续的梯度模型的生成效果的问题。技术研发人员：李程熙受保护的技术使用者：重庆恩智熙医疗美容研究（集团）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17