【摘要】：針對牙周炎等疾病,在人體內(nèi)植入牙周骨支架是一種有效的治療方式。近年來,國內(nèi)外對牙周骨支架的研究主要涉及建模、材料和成型工藝等方面。其中,支架的三維建模和成型工藝一直是制約牙周骨支架發(fā)展的重要因素。本課題旨在研究牙周骨支架三維建模及其三維成型技術(shù),為牙周骨支架的制備提供一種新的思路。本文具體內(nèi)容如下:1.提出優(yōu)化型Marching Cube(MC)牙周骨支架三維建模算法。首先分析了傳統(tǒng)型MC建模算法與平行輪廓線建模算法在牙周骨支架建模中的優(yōu)勢與不足,再結(jié)合牙周骨組織自身特征,提出優(yōu)化型MC牙周骨支架三維建模算法。優(yōu)化型MC算法以Visual Studio為軟件平臺,以空間五面體為體元,利用中性點插值算法確定體元等值面端點坐標,實現(xiàn)骨組織三維建模。基于優(yōu)化型MC算法構(gòu)建的牙周骨支架具有較好的精度,可為牙周骨支架實體的構(gòu)建提供高精度三維模型。2.提出一種螺桿微擠壓牙周骨支架成型工藝。以骨支架材料聚已內(nèi)酯(PCL)為研究對象,設(shè)計一種可對原料腔體進行恒溫加熱、錐形螺桿作為擠出動力的成型設(shè)備。該設(shè)備由機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成,可為牙周骨支架的構(gòu)建提供實驗平臺。3.研究系統(tǒng)參量和誤差對牙周骨支架成型質(zhì)量的影響。系統(tǒng)參量主要包括:噴頭口徑、擠出量、打印速度。實驗數(shù)據(jù)表明:噴頭口徑的減小將會提高支架打印質(zhì)量;在材料有效堆積的前提下,材料擠出量的減少將會減小支架幾何尺寸的誤差;牙周骨支架外輪廓為錐形,采用減速打印方式有利于支架成型。對系統(tǒng)參量進行基礎(chǔ)性研究有利于高質(zhì)量支架成型參數(shù)的確定。4.分析牙周骨支架生物性能和力學(xué)性能。在生物性能方面,PCL混合不同的比例的磷酸三鈣(TCP)、無定型磷酸鈣(ACP)材料可改善PCL材料的降解特性,實驗數(shù)據(jù)表明PCL:TCP=8:2復(fù)合材料降解特性與牙周骨組織再生速率相匹配,該材料可用于牙周骨支架構(gòu)建。在力學(xué)方面,支架填充率決定支架孔隙大小和彈性模量,實驗數(shù)據(jù)表明支架填充率應(yīng)控制在40%～70%之間。本文實現(xiàn)了牙周骨支架的初步構(gòu)建。對牙周骨支架建模技術(shù)和制備工藝進行基礎(chǔ)性研究可為臨床型牙周骨支架的制備提供重要的理論依據(jù)和實驗意義。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R781.42;R318
【圖文】：

圖１．１微擠壓三維成型工藝逡逑微擠壓成型工藝分類主要基于動力源，根據(jù)動力源微擠壓成型工藝主要分為逡逑氣動擠出、活塞擠出以及螺桿擠出，如圖１．１所示［１６］。氣動擠出工藝主要使用逡逑外接的穩(wěn)壓氣源作為擠出動力，氣體直接作用于成型材料。活塞擠出工藝使用活逡逑塞作為動力源與成型材料之間的媒介，活塞推動材料均勻擠出。螺桿擠出工藝使逡逑用螺桿作為擠出動力源，通過控制閥值與螺桿的旋轉(zhuǎn)速度控制材料擠出成型。在逡逑成型材料方面，微擠壓成型工藝可輸出較大范圍的擠出力，因此，微擠壓成型工逡逑藝廣泛地用于流動性較差的膠狀材料，如海藻酸鈉、明膠等生物材料；微擠壓擠逡逑出動力較為溫和，在一定程度上也可實現(xiàn)含有細胞的生物材料的三維實體構(gòu)建。逡逑目前，微擠壓成型工藝是高分子材料成型中的主流成型方式。逡逑聚已內(nèi)酯（ＰＣＬ）是牙周骨支架的主體材料

面繪制方式首先在三維數(shù)據(jù)場中構(gòu)建出中間幾何圖元（三角形面片、四邊形逡逑面片等），再由中間幾何圖元拼接出物體表面［３７］。面繪制技術(shù)主要包括行進立方逡逑體ＭＣ邋（Ｍａｒｃｈｉｎｇ邋Ｃｕｂｅ）算法和平行輪廓線算法，如圖１．２所示。體繪制建模技逡逑術(shù)與表面繪制技術(shù)優(yōu)缺點如表１．１所示。逡逑ｍｍｍｍ邋／ａＡ／＼＇＼逡逑（ａ）邋Ｍａｒｃｈｉｎｇ邋Ｃｕｂｅ算法邐（ｂ）平行輪廓線算法逡逑圖１．２面建模技術(shù)逡逑７逡逑

據(jù)層中各取四個像素點構(gòu)建立方體體元并在體元內(nèi)構(gòu)建等值面，利用等值面的拼逡逑接實現(xiàn)組織器官三維模型的構(gòu)建［４１］。逡逑空間體元如圖２．１所示。在三維離散像素數(shù)據(jù)場中，ＭＣ算法提取相鄰層（Ｎ逡逑層、Ｎ＋１層）八個離散像素點構(gòu)建立方體，該立方體即是ＭＣ算法三維建模所需逡逑的空間體元。逡逑／Ｉ邐／Ｉ邐／Ｉ邐＾邐／Ｉ邐／ｕ＋？逡逑像素點邋丨邐ｉ邐ｉ邐丨丨邐ｉ逡逑Ａ邐…

本文編號：2769949