基于压电微喷的股动脉血管组织成型工艺研究
发布时间：2021-05-01 00:02
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（1Omm、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...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的来源及研究背景
1.2 生物三维打印技术概述
1.2.1 生物三维打印简介
1.2.2 生物三维打印分类
1.3 国内外三维打印血管组织发展概述
1.4 本文选题意义及研究内容
1.4.1 本文的研究意义
1.4.2 本文的研究内容及结构
第2章 血管组织三维模型重建及有限元力学分析
2.1 血管组织三维模型重建
2.1.1 基于MC算法的三维重建原理
2.1.2 Mimics软件简介
2.1.3 血管组织三维重建
2.2 血管组织建模及有限元分析
2.2.1 血管三维打印模型的建立
2.2.2 血管打印模型轴向拉力有限元分析
2.2.3 血管打印模型径向压力有限元分析
2.3 本章小结
第3章 生物三维打印血管组织平台运动系统设计
3.1 三维打印平台成型工艺
3.1.1 成型工艺选择
3.1.2 海藻酸钠的交联原理
3.2 三维打印平台运动系统整体设计方案
3.3 框架支撑结构设计
3.4 三维打印平台运动系统结构设计
3.4.1 平面运动系统结构设计
3.4.2 垂直运动系统结构设计
3.5 三维打印平台双工艺成型装置设计
3.5.1 粉末粘结成型结构设计
3.5.2 微滴喷射交联成型结构设计
3.5.3 双成型方式工作过程及转换方法
3.6 压电喷射结构设计
3.7 三维打印平台设计总图及搭建实体
3.8 本章小结
第4章 生物三维打印血管组织平台控制系统设计
4.1 三维打印平台控制系统整体设计方案
4.2 控制系统总体设计及硬件选型
4.2.1 控制系统的总体设计
4.2.2 控制系统的硬件选型
4.2.3 三维打印平台控制精度计算
4.3 控制系统硬件设计
4.3.1 三维运动模块硬件设计
4.3.2 喷头驱动模块硬件设计
4.3.3 位置反馈模块硬件设计
4.4 控制系统软件设计
4.4.1 上位机切片软件
4.4.2 三维打印系统控制软件
4.5 本章小结
第5章 生物三维打印血管组织实验研究
5.1 生物材料简介
5.1.1 海藻酸钠
5.1.2 氯化钙
5.2 三维打印平台点阵实验
5.3 三维打印平台打印参数实验
5.3.1 交联成型方式测试及选择
5.3.2 喷射距离对喷射效果的影响
5.3.3 压电喷头驱动电压对成型的影响
5.3.4 运动速度对成型的影响
5.4 血管模型打印实验
5.5 三维打印血管力学性能测试
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术研究成果
致谢
本文编号：3169740
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的来源及研究背景
1.2 生物三维打印技术概述
1.2.1 生物三维打印简介
1.2.2 生物三维打印分类
1.3 国内外三维打印血管组织发展概述
1.4 本文选题意义及研究内容
1.4.1 本文的研究意义
1.4.2 本文的研究内容及结构
第2章 血管组织三维模型重建及有限元力学分析
2.1 血管组织三维模型重建
2.1.1 基于MC算法的三维重建原理
2.1.2 Mimics软件简介
2.1.3 血管组织三维重建
2.2 血管组织建模及有限元分析
2.2.1 血管三维打印模型的建立
2.2.2 血管打印模型轴向拉力有限元分析
2.2.3 血管打印模型径向压力有限元分析
2.3 本章小结
第3章 生物三维打印血管组织平台运动系统设计
3.1 三维打印平台成型工艺
3.1.1 成型工艺选择
3.1.2 海藻酸钠的交联原理
3.2 三维打印平台运动系统整体设计方案
3.3 框架支撑结构设计
3.4 三维打印平台运动系统结构设计
3.4.1 平面运动系统结构设计
3.4.2 垂直运动系统结构设计
3.5 三维打印平台双工艺成型装置设计
3.5.1 粉末粘结成型结构设计
3.5.2 微滴喷射交联成型结构设计
3.5.3 双成型方式工作过程及转换方法
3.6 压电喷射结构设计
3.7 三维打印平台设计总图及搭建实体
3.8 本章小结
第4章 生物三维打印血管组织平台控制系统设计
4.1 三维打印平台控制系统整体设计方案
4.2 控制系统总体设计及硬件选型
4.2.1 控制系统的总体设计
4.2.2 控制系统的硬件选型
4.2.3 三维打印平台控制精度计算
4.3 控制系统硬件设计
4.3.1 三维运动模块硬件设计
4.3.2 喷头驱动模块硬件设计
4.3.3 位置反馈模块硬件设计
4.4 控制系统软件设计
4.4.1 上位机切片软件
4.4.2 三维打印系统控制软件
4.5 本章小结
第5章 生物三维打印血管组织实验研究
5.1 生物材料简介
5.1.1 海藻酸钠
5.1.2 氯化钙
5.2 三维打印平台点阵实验
5.3 三维打印平台打印参数实验
5.3.1 交联成型方式测试及选择
5.3.2 喷射距离对喷射效果的影响
5.3.3 压电喷头驱动电压对成型的影响
5.3.4 运动速度对成型的影响
5.4 血管模型打印实验
5.5 三维打印血管力学性能测试
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术研究成果
致谢
本文编号：3169740
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