基于MEM工藝的增材制造支架修復(fù)喉軟骨缺損研究.pdf

1、創(chuàng)傷、疾病或畸形等常使喉支架軟骨破壞或被迫切除，但由于喉軟骨缺乏再生能力，病損后難以自身修復(fù)，必須利用其它組織或替代材料進(jìn)行修復(fù)與重建。目前多利用自體組織或同種異體組織進(jìn)行修復(fù)，但都存在種種問(wèn)題，組織工程技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展啟迪了人們?cè)谛迯?fù)喉軟骨損傷重建方面的新思路。
　　支架作為組織工程技術(shù)的三要素之一，其性能的優(yōu)劣是是否能夠恢復(fù)喉正常生理功能的關(guān)鍵。增材制造（AM）的出現(xiàn)為喉軟骨支架的制備提供了新途徑，本文對(duì)比了目前幾種比較流行的

2、增材制造技術(shù)，最終選擇熔融擠壓增材制造（MEM）作為制備喉軟骨支架的方法。熔融擠壓增材制造不僅具備了所有增材制造工藝的共有特點(diǎn)，并且其利用熔融狀態(tài)下材料自身的粘結(jié)性逐層堆積成型的獨(dú)特過(guò)程，是增材制造工藝中發(fā)展最快的工藝之一。
　　本文利用三維醫(yī)學(xué)重構(gòu)軟件（Mimics）以及修復(fù)軟件（Magics）基于喉部CT圖像數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出了個(gè)性化喉軟骨的三維模型。為了得到完整的喉，而不是各部分獨(dú)立的喉軟骨，提出了對(duì)喉的各部分軟骨以及連接各軟骨之間

3、的韌帶同時(shí)進(jìn)行建模的方案。根據(jù)組織工程對(duì)支架材料的要求以及MEM工藝對(duì)材料的要求，對(duì)材料進(jìn)行了比較和篩選，最終確定具有良好生物相容性和組織相容性，并且具有良好的機(jī)械性能的聚氨酯（PU）材料作為制備喉軟骨支架的材料。
　　本文在恢復(fù)MEM-300-II型熔融擠壓增材制造設(shè)備的基礎(chǔ)上，還對(duì)其送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，設(shè)計(jì)出了適合聚氨酯顆粒的漏斗式推桿送料機(jī)構(gòu)，解決了送料不均勻以及出絲不連續(xù)等一系列問(wèn)題。在成型過(guò)程中，送料速度與噴頭擠出

4、速度相匹配是支架成型的關(guān)鍵，因此，本文還對(duì)對(duì)其成型工藝，包括送料速度、噴頭螺桿轉(zhuǎn)速、成型室溫度以及噴頭溫度等進(jìn)行了研究與分析。
　　最后，將所建立出來(lái)的喉軟骨三維模型輸入MEM-300-II型熔融擠壓增材制造設(shè)備中成型，得到喉軟骨支架。喉軟骨修復(fù)植入物對(duì)力學(xué)性能要求比較高，因此，本文還參考了丙烯酸骨水泥力學(xué)性能測(cè)試的ASTMF451-99a標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得到的喉軟骨支架進(jìn)行了壓縮力學(xué)性能測(cè)試，并且為了后續(xù)研究的需要，對(duì)支架進(jìn)行了表面改性