一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法技术

本发明专利技术实施例公开一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法，包括以下步骤：(1)使用医学软件提取血管数字化数据，形成计算机三维图像数据；(2)将三维图像数据换成STL格式文件；(3)将STL格式文件导入3D打印设备，打印血管模具；(4)抛光血管模具；(5)采用翻模工艺制作石蜡内模；(6)血管模具内外壁填充；血管模型血管结构进行填充；(7)静置12‑48小时后完成硅胶固化；(8)拆掉血管模具，即得人体仿生血管。本发明专利技术解决了现有方法制备的血管壁厚不均，缺乏真正人体解剖结构血管腔室结构和壁厚结构的问题。

A method of making human bionic blood vessel by 3D printing and mold turning

【技术实现步骤摘要】
一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法
本专利技术涉及涉及一种人体结构血管制作方法，具体涉及一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法。
技术介绍
中国每年静脉注射穿刺人数超数百亿人次，护理技能中静脉穿刺占主导地位，当前静脉注射教育产品，血管结构简单，血管轮廓“笼统”，人体结构化微弱，不能展示各部位血管结构与外形，当前市场缺乏一种真正仿人体静脉结构穿刺产品。心血管病是如今世界专利技术率和死亡率最高疾病，心血管病死亡率在中国占据首要地位，心脏内科静脉导管穿刺技术作用越来越重要，当前市场缺乏一种仿人体结构化静脉穿刺教具。当前需要仿人体静脉穿刺教具，模拟整个心脏内科临床穿刺路径。在现有技术中，主要是生物血管3D制造，通过3D打印制造血管支架，后放置各种血管细胞达到人造生物血管。传统血管主要使用浸润法，制造血管壁厚不均，缺乏真正人体解剖结构血管腔室结构和壁厚结构。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法，解决现有方法制备的血管壁厚不均，缺乏真正人体解剖结构血管腔室结构和壁厚结构的问题。一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法，包括如下步骤：(1)使用医学制图软件提取医学影像血管数据，医学数据将通过CT/MRI或血管B超获得医学DICOM数据，使用医学软件提取血管数字化数据，形成计算机三维图像数据；(2)将三维图像数据通过计算机三维绘图工具换成3D打印机可以识别的STL格式文件；(3)将STL格式文件导入3D打印设备，通过3D打印设备打印血管模具，血管内模和血管外模打印材料包括医用类聚丙烯或乙烯，打印精度为0.01-0.03㎜，内模和外模将保留腔隙并完成结构固定；(4)抛光血管模具：将血管外模拆开，对外模和内模各部位进行抛光，填充制作过程的缝隙，达到各部位光滑性；(5)以内模作为母模，采用翻模工艺制作出内模模具，利用内模模具制作出石蜡内模；(6)血管模具内外壁填充：将外模复原到石蜡内模外部构成血管模具，然后密封所有部位石蜡内模和外模，保留一两处开口，倒入合适血管壁的硅胶，使硅胶更均匀分布在管壁各处，形成血管内外壁；血管模具血管结构进行填充：将各处腔隙与抽真空设备连接，将血管模具一侧放置在硅胶液体中，随着真空形成负压，硅胶将逐渐填充血管模具，直至最终均匀填充整个血管模具，形成完整血管结构；(7)静置12-48小时后完成血管内外壁硅胶固化，血管结构硅胶固化；(8)拆掉血管模具：使用空气泵进行辅助脱模，在外模与硅胶之间注入空气，拆除外模；将血管模具置于47-64℃的条件下使石蜡内模融化，然后清洗血管内壁，即得人体仿生血管。其中，本专利技术采用石蜡作为血管内模，在加热情况下能够融化，从而更加方便的实现了内模脱模，因为血管有很多折角，采用石蜡能够能够轻松脱模，相比其他材料制作成的内壳更加有利于血管内模的脱模。进一步地，其特征在于，所述三维绘图工具为maya、3Dmax、UG、SolidWorks或Zbrush中的一种。进一步地，所述医学软件为Mimics。进一步地，所述硅胶是通过硅橡胶与催化剂混合而得。进一步地，所述硅橡胶与催化剂的体积比为10-1:1。进一步地，所述硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种，所述催化剂为正硅酸乙酯或二丁基二月桂酸锡。进一步地，血管模具内外壁填充中，当倒入硅胶后，前期对血管模具进行各种旋转，使各部位被覆盖一层硅胶，后期使用充气设备气体持续加压，使硅胶更均匀分布在管壁各处。进一步地，步骤(6)中硅胶固化环境为温度20-25℃，湿度45-55％。进一步地，步骤(7)静置固化时的环境为温度20-25℃，湿度45-55％。作为一种优选，所述硅橡胶与催化剂的体积比为1:1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所制的血管产品，包括从微小静脉结构到主动脉弓血管结构及外形，包括每个部位管腔、管壁及血管走形，使用血管硅胶可以完成血管切割、缝合及穿刺功能性；所得产品具有高精度、高质量、高成功率仿人体结构性，并完成大批量及规模化制造优点。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法，包括以下步骤：(1)使用医学制图软件提取医学影像血管数据，医学数据将通过CT/MRI或血管B超获得医学DICOM数据，使用Mimics等医学软件提取血管数字化数据，形成计算机三维图像数据；(2)将血管三维图像数据通过计算机三维绘图工具(maya、3Dmax、UG、Solidworks、Zbrush)等软件，制造血管三维影像图，形成血管腔结构、血管壁结构及血管走形等；使用工程逆向软件进行三维血管壁加厚，优化等操作步骤，并且分割血管外壁和内壁形成可拆分模具，血管内壁形成空腔，血管内外壁间隙根据人体扫描数据而改变，达到精准0.01㎜，保证血管腔隙于人体结构差异化微小，并转化成3D打印设备可以识别的STL格式文件；(3)将STL格式文件导入3D打印设备，通过3D打印设备打印血管产品及血管模具，血管内模和血管外模打印材料包括医用类聚丙烯或乙烯和各种金属材料，打印精度为0.01-0.03㎜，内模和外模将保留腔隙并完成结构固定；(4)抛光血管模具，将血管外模拆开，对外模和内模各部位进行传统抛光，填充制作过程缝隙，达到各部位光滑性；(5)以内模作为母模，采用翻模工艺制作出内模模具，利用内模模具制作出石蜡内模；(6)血管模具内外壁填充：将外模复原到石蜡内模外部构成血管模具，然后密封所有部位石蜡内模和外模，保留一两处开口，倒入血管壁硅胶，前期模具进行各项旋转，使各部位覆盖一层硅胶，后期使用充气设备持续加压(包括加速硅胶硫化过程)，使硅胶更加均匀分布在管壁各处，形成血管内外壁，保持硅胶最佳固化环境，温度20-25℃，湿度45-55％；血管模具血管结构进行填充，将各处腔隙与抽真空设备连接，将血管模具一侧放置在硅胶中，随着真空形成负压，硅胶将逐渐填充血管模具，直至最终均匀填充整个血管模具，形成完整血管壁；其中，硅胶是通过硅橡胶与催化剂混合所得，且硅橡胶与催化剂的体积比为10-1:1；(7)静置12-48小时完成血管壁硅胶固化，血管结构硅胶固化；静置温度为20-25℃，湿度45-55％；(8)撤掉血管模具：使用空气泵进行辅助脱模，在外模与硅胶之间注入空气，拆除外模；将血管模具置于47-64℃的条件下使石蜡内模融化，然后清洗血管内壁，即得人体仿生血管。值得说明的是，本专利技术制备出的产品包括血管壁层结构、血管组织结构、血管结构仿人体化。本专利技术制备出的产品具有可穿刺性、可切割性、可缝合性等，产品包括各种类型结构，从最小而薄弱的微小静脉到最厚而最韧的主动脉，产品长度规模由1㎜到数米不等各种类型。另外，本专利技术采用翻模工艺制作石蜡内模，大大地降低了生产成本，每次进行石蜡内模制作时只需采用翻模后的模具进行制作即可，无需通过3D打印，缩短了生产周期，提高了生产效率。本专利技术是制造一种人体血管穿刺、切割、缝合教具，面对的是护理静脉穿刺教具，心脏内科静脉封堵等穿刺教具，该产品保证了产品的均匀性、产品长度连续性，适合大规模翻模减低成本，精准性，制造该人体教具血管不仅保证弹性，而且其结构与人体血本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)使用医学制图软件提取医学影像血管数据，医学数据将通过CT/MRI或血管B超获得医学DICOM数据，使用医学软件提取血管数字化数据，形成计算机三维图像数据；(2)将三维图像数据通过计算机三维绘图工具换成3D打印机可以识别的STL格式文件；(3)将STL格式文件导入3D打印设备，通过3D打印设备打印血管模具，血管内模和血管外模打印材料包括医用类聚丙烯或乙烯，打印精度为0.01‑0.03㎜，内模和外模将保留腔隙并完成结构固定；(4)抛光血管模具：将血管外模拆开，对外模和内模各部位进行抛光，填充制作过程的缝隙，达到各部位光滑性；(5)以内模作为母模，采用翻模工艺制作出内模模具，利用内模模具制作出石蜡内模；(6)血管模具内外壁填充：将外模复原到石蜡内模外部构成血管模具，然后密封所有部位的石蜡内模和外模，保留一两处开口，倒入合适血管壁的硅胶，使硅胶更均匀分布在管壁各处，形成血管内外壁；血管模具血管结构进行填充：将各处腔隙与抽真空设备连接，将血管模具一侧放置在硅胶液体中，随着真空形成负压，硅胶将逐渐填充血管模具，直至最终均匀填充整个血管模具，形成完整血管结构；(7)静置12‑48小时后完成血管内外壁硅胶固化，血管结构硅胶固化；(8)拆掉血管模具：使用空气泵进行辅助脱模，在外模与硅胶之间注入空气，拆除外模；将血管模具置于47‑64℃的条件下使石蜡内模融化，然后清洗血管内壁，即得人体仿生血管。...

【技术特征摘要】
1.一种利用3D打印结合翻模工艺制造人体仿生血管的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)使用医学制图软件提取医学影像血管数据，医学数据将通过CT/MRI或血管B超获得医学DICOM数据，使用医学软件提取血管数字化数据，形成计算机三维图像数据；(2)将三维图像数据通过计算机三维绘图工具换成3D打印机可以识别的STL格式文件；(3)将STL格式文件导入3D打印设备，通过3D打印设备打印血管模具，血管内模和血管外模打印材料包括医用类聚丙烯或乙烯，打印精度为0.01-0.03㎜，内模和外模将保留腔隙并完成结构固定；(4)抛光血管模具：将血管外模拆开，对外模和内模各部位进行抛光，填充制作过程的缝隙，达到各部位光滑性；(5)以内模作为母模，采用翻模工艺制作出内模模具，利用内模模具制作出石蜡内模；(6)血管模具内外壁填充：将外模复原到石蜡内模外部构成血管模具，然后密封所有部位的石蜡内模和外模，保留一两处开口，倒入合适血管壁的硅胶，使硅胶更均匀分布在管壁各处，形成血管内外壁；血管模具血管结构进行填充：将各处腔隙与抽真空设备连接，将血管模具一侧放置在硅胶液体中，随着真空形成负压，硅胶将逐渐填充血管模具，直至最终均匀填充整个血管模具，形成完整血管结构；(7)静置12-48小时后完成血管内外壁硅胶固化，血管结构硅胶固化；(8)拆掉血管模具：使用空...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥鹏，孟祥刚，胥孟霞，赵彩云，
申请(专利权)人：青岛雀鹏数字医学有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37