面向聚合物血管支架制造的四軸聯(lián)動3D打印技術(shù)研究.pdf

1、生物可降解聚合物血管支架作為新一代冠狀動脈血管支架，具有良好的生物相容性和適宜的降解速率，能有效解決現(xiàn)有血管支架植入病變血管后期安全性問題，是介入醫(yī)療器械領(lǐng)域研究的國際前沿。但現(xiàn)有的聚合物血管支架制造技術(shù)存在破壞材料生物活性、表面質(zhì)量差、尺寸單一化或成本高等問題。近年來，3D打印技術(shù)憑借其“增材制造”的獨特優(yōu)勢，在生物醫(yī)療器械個性化制造方面展示出巨大發(fā)展?jié)摿?。血管支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計和成型制造都直接決定了支架最后的使用性能。因此，本文以聚合物

2、血管支架為研究對象，設(shè)計了新的支架結(jié)構(gòu)并對其擴張性能進行了模擬分析，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了新型四軸聯(lián)動3D打印技術(shù)，并研究了支架打印實驗工藝，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　首先，設(shè)計了一種新型聚合物血管支架結(jié)構(gòu)，其支撐單元部分由兩條矩形截面正弦形筋頂點接觸封閉組成，相鄰支撐單元軸向錯位分布，以保證在支架筋厚尺寸較小的情況下具有良好的徑向支撐能力，Z型連接單元設(shè)計可有效提高支架的柔順性。通過有限元方法，模擬球囊-支架膨脹擴張過程，探究了支

3、架的支撐單元長度變化對其擴張性能的影響。結(jié)果表明：該支架結(jié)構(gòu)具有良好的擴張性能，隨著支撐單元寬度的增大，支架的徑向彈性回縮率逐漸減小，但軸向縮短率逐漸增大，等效應(yīng)力呈現(xiàn)一定程度的減小。
　　其次，針對血管支架這類復(fù)雜網(wǎng)狀薄壁管結(jié)構(gòu)，基于熔融沉積成型原理提出了一種面向聚合物血管支架的新型四軸聯(lián)動3D打印制造技術(shù)。闡述了四軸聯(lián)動3D打印成型的基本原理，提出了四軸聯(lián)動3D打印機裝置的設(shè)計方案，即在笛卡爾型打印機主體上集成了一個具有溫控功

4、能的旋轉(zhuǎn)方向可控的旋轉(zhuǎn)軸裝置，后分別對其機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計進行了詳細闡述，并制造出打印機裝置。
　　再次，針對四軸聯(lián)動3D打印技術(shù)的成型特點，對影響其制造精度的原理性誤差因素和工藝性誤差因素進行了系統(tǒng)分析。闡明了誤差形成機理，并給出了提高打印機部件的制造和裝配精度、減小模型格式轉(zhuǎn)換的弦高值、合理選取打印工藝參數(shù)值等降低或消除誤差的有效措施，為后續(xù)的打印工藝實驗研究提供了理論依據(jù)。
　　最后，開展了聚合物支架四軸