基于压电微喷的股动脉血管组织成型工艺研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:saarelff
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人工血管替代病变血管是治疗心血管疾病的常用手段之一,而人工血管的合成材料及制造工艺在很大程度上影响着治疗效果。现阶段,随着生物三维打印技术在医疗领域的广范应用,个性化人工血管对于精准医疗具有重要意义。本课题旨在设计一种基于压电微喷的三维打印血管组织多功能成型平台,通过实验研究来验证打印平台的可靠性。本文主要研究内容如下:  首先以股动脉为研究对象,以志愿者腹腔的CT影像为数据来源,使用Mimics三维重建软件对其进行阈值分析、血管分离,建立三维股动脉模型,为打印模型和力学分析提供数据基础。再根据不同的血管外直径(10mm、8mm)和壁厚(1mm、0.8mm)构建四组直筒形血管模型,分别为“宽薄型”、“宽厚型”、“窄薄型”、“窄厚型”。然后运用有限元静态力学分析方法,模拟四组血管模型在人体内的受力情况。结果表明,外直径10mm,壁厚1mm的“宽厚型”血管模型综合性能优越。  其次,为了实现人工血管的制备,搭建了一种同时具备交联成型和粉末粘结成型的双成型工艺三维打印平台,并以模块化设计思想,构建了机械框架、运动系统、成型腔体以及压电喷射等模块。同时为打印平台设计了控制系统,包括基于Trio控制器的硬件部分和基于Motion Perfect3.3平台的软件部分。  最后通过搭建的三维打印平台,设计点阵实验研究其喷射精准度,结果表明,打印点直径可达100μm,喷射点分布直径在100-500μm范围内,并探讨了喷头堵塞对微滴喷射的影响。再设计交联成型实验用以分析打印参数(喷射距离、压电微喷头驱动电压及运动速度)对打印件成型质量的影响,并以最优参数为基础,以3%的海藻酸钠溶液和5%的氯化钙溶液为材料,实现人工血管的制备。接着对打印的血管进行力学性能测试,并和有限元分析结果进行对比。结果表明,打印的人工血管满足力学要求。  此上研究内容可对无支架打印人工血管提供理论和实验依据,同时对打印个性化组织具有借鉴意义。
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