本发明涉及一种人造血管的制备方法，特别是公开一种3D打印制造人造血管的方法。
背景技术：
心血管疾病（cardiovascular disease, CVD）具有非常强的隐蔽性和突发性，是如今世界发病率和死亡率最高的疾病。在中国，心血管疾病的发生还有年轻化的趋势，故该类疾病的防治变得尤为重要，对此类疾病的研究也更应该得到重视。
随着发病率的提高，对各种人工血管的需求也与日俱增。人工血管可分为两类，一类是临床移植用人造血管，多采用人工高分子生物材料制作。另一类为研究用人造血管，现有制造技术包括浸模法，旋转浸模法以及失蜡法，但是传统制造人工血管的方法很难得到复杂的血管，比如真实血管具有的分叉角，曲率，多变的血管直径与血管壁厚度等。
现有技术中，临床移植用人造血管的制造方法为：1)通过3D扫描机及医学成像技术或者通过三维建模获取血管的几何模型；2）结合快速成型技术制作实体人造血管模具；3）将模具浸入硅胶或者乳胶溶液中，重复多次让溶液附着在模具表面并固化；4)去除模具，得到具有弹性的人造血管。
采用该方法得到的人造血管，其缺点是血管壁厚度不均匀，不连续，造价贵。
研究用人造血管所采用的浸模法，其缺点是：附着在模具表面的硅胶层厚度不均匀，导致最终的血管模型表面崎岖不平。
采用的旋转浸模法，其缺点是：附着在模具表面的血管壁厚度不连续。
失蜡法的缺点为：以蜡作为模具材料，在表面附着硅胶后使用化学或者加热的方法去除蜡，但是蜡材非常贵，且打印精度不如固体材料，不适合制作复杂的以及精度要求高的血管。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种制得的人造血管壁厚度均匀、连续，成本低、精度高，人造血管不但有弹性而且其力学性能与真实血管非常接近的3D打印制造人造血管的方法。
本发明是这样实现的：一种3D打印制造人造血管的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）、使用三维绘图软件建立血管模型，包括外模与内核；或者使用图像处理软件获取CT或MR影像中的真实血管的三维数据，再将获得的三维数据导入所述三维绘图软件进行后处理，以导入的三维数据的血管的内径作为模型内核的外径，以导入的三维数据的血管的外径作为模型外模的内径，建立血管模型；
2）、使用三维绘图软件将建立好的血管模型转换成3D打印机可以识别的STL格式；
3）、将3D打印机可识别的STL格式文件导入3D打印机中；
4）、使用3D打印机将血管模型打印出来形成血管模具；其中所述3D打印机打印所述外膜与内核的材料为聚丙烯或聚醋酸乙烯或聚氯乙烯，打印精度为0.01mm~0.03mm，内核与外模之间的填充材料为蜡；
5）、将步骤4得到的血管模具放在70℃-80℃的烤箱中将蜡融化，然后使用70℃-80℃的热水连续冲洗血管模具以去除残余的蜡；
6）、抛光血管模具内部，将70℃-80℃的热水与微小固体颗粒混合剂通过加压泵连续流经血管模具内部，起到光滑内部作用；所述微小固体颗粒混合剂在立方氮化硼颗粒、人造金刚石颗粒、白刚玉颗粒、碳化硅颗粒或氧化铝颗粒中任选一种；
7）、脱气，在500mmgh-600mmgh真空压下进行血管模具的脱气，有气泡从表面出现直至消失，脱气的过程需要重复3~5次；
8）、脱气完成后将硅橡胶与催化剂的混合液注入血管模具的内核与外膜之间，将其静置固定并固化24小时~48小时，保持室温在20℃-25℃和湿度在45%-55%；其中，所述硅橡胶与催化剂的体积比为10:1；
9）、待硅橡胶与催化剂的混合液固化后形成硅胶层，将内核与外膜破裂，取出硅胶层形成的人造血管。
步骤1中，所述三维绘图软件在UG、SolidWorks或CATIA中任选一种。
步骤1中，所述图像处理软件为Mimics。
步骤4中，所述3D打印机的打印方式为MJP多喷头打印方式或SLM选择性激光熔化成型打印方式。
步骤8中，所述硅橡胶在苯撑和苯醚撑硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或腈硅橡胶中任选一种，所述催化剂在正硅酸乙酯或二丁基二月桂酸锡中任选一种。
本发明的有益效果是：1）精度高，通过控制内外壳之间的空间可以精确控制血管壁的厚度；2.质量高，通过使用70℃-80℃热水与微小固体颗粒连续流经模具内部起到打磨的作用；3.成品率高，工艺流程的每一步都可以精确控制，所以相比传统方法有较高的成品率。
具体实施方式
本发明一种3D打印制造人造血管的方法，包括如下步骤：
1）、使用三维绘图软件建立血管模型，包括外模与内核；或者使用图像处理软件获取CT或MR影像中的真实血管的三维数据，再将获得的三维数据导入所述三维绘图软件进行后处理，以导入的三维数据的血管的内径作为模型内核的外径，以导入的三维数据的血管的外径作为模型外模的内径，建立血管模型；其中，所述三维绘图软件在UG、SolidWorks或CATIA中任选一种；所述图像处理软件为Mimics。
2）、使用三维绘图软件将建立好的血管模型转换成3D打印机可以识别的STL格式。
3）、将3D打印机可识别的STL格式文件导入3D打印机中。
4）、使用3D打印机将血管模型打印出来形成血管模具；其中所述3D打印机打印所述外膜与内核的材料为聚丙烯或聚醋酸乙烯或聚氯乙烯，打印精度为0.01mm~0.03mm，内核与外模之间的填充材料为蜡；所述3D打印机的打印方式为MJP多喷头打印方式或SLM选择性激光熔化成型打印方式。
5）、将步骤4得到的血管模具放在70℃-80℃的烤箱中将蜡融化，然后使用70℃-80℃的热水连续冲洗血管模具以去除残余的蜡。
6）、抛光血管模具内部，将70℃-80℃的热水与微小固体颗粒混合剂通过加压泵连续流经模具内部，起到光滑内部作用；所述微小固体颗粒混合剂在立方氮化硼颗粒、人造金刚石颗粒、白刚玉颗粒、碳化硅颗粒或氧化铝颗粒中任选一种。
7）、脱气，在500mmgh-600mmgh真空压下进行血管模具的脱气，有气泡从表面出现直至消失，脱气的过程需要重复3~5次。
8）、脱气完成后将硅橡胶与催化剂的混合液注入血管模具的内核与外膜之间，将其静置固定并固化24小时~48小时，保持室温在20℃-25℃和湿度在45%-55%；其中，所述硅橡胶与催化剂的体积比为10:1；所述硅橡胶在苯撑和苯醚撑硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或腈硅橡胶中任选一种，所述催化剂在正硅酸乙酯或二丁基二月桂酸锡中任选一种。
9）、待硅橡胶与催化剂的混合液固化后形成硅胶层，将内核与外膜破裂，取出硅胶层形成的人造血管。
下面通过具体实施例对本发明做进一步阐述：
实施例一：
本实施例包括如下步骤：
1）、使用三维绘图软件SolidWorks建立血管模型，包括外模与内核；
2）、使用三维绘图软件SolidWorks将步骤1建立的血管模型转换成3D打印机可以识别的STL格式。
3）、将3D打印机可识别的STL格式文件导入3D打印机中。
4）、使用3D打印机将血管模型打印出来形成血管模具；其中所述3D打印机打印所述外膜与内核的材料为聚丙烯，打印精度为0.01mm，内核与外模之间的填充材料为蜡；所述3D打印机的打印方式为MJP多喷头打印方式。
5）、将步骤4得到的血管模具放在70℃的烤箱中将蜡融化，然后使用70℃的热水连续冲洗血管模具以去除残余的蜡。
6）、抛光血管模具内部，将70℃的热水与微小固体颗粒混合剂通过加压泵连续流经血管模具内部，起到光滑内部作用；所述微小固体颗粒混合剂采用立方氮化硼颗粒。
7）、脱气，在500mmgh真空压下进行血管模具的脱气，有气泡从表面出现直至消失，脱气的过程需要重复3次。
8）、脱气完成后将硅橡胶与催化剂的混合液注入血管模具的内核与外膜之间，将其静置固定并固化24小时，保持室温在20℃和湿度在45%。其中，所述硅橡胶与催化剂的体积比为10:1；所述硅橡胶采用苯撑和苯醚撑硅橡胶，所述催化剂采用正硅酸乙酯。
9）、待硅橡胶与催化剂的混合液固化后形成硅胶层，将内核与外膜破裂，取出硅胶层形成的人造血管。
本实施例的优点是：1.精度高，通过控制外模与内核之间的空间可以精确控制血管壁的厚度；2.血管表面粗糙度低，通过使用70℃热水与微小固体颗粒连续流经血管模具内部起到打磨的作用；3.成品率高，工艺流程的每一步都可以精确控制，所以相比传统方法有较高的成品率；4. 人造血管的耐高温性优良；5. 人造血管的防潮防霉耐水蒸气性好；6. 人造血管的抗辐射性能与介电性能佳；7.血管弹性模量接近人体真实值。
实施例二：
本实施例包括如下步骤：
1）、使用图像处理软件Mimics获取CT影像中的真实血管的三维数据，再将获得的三维数据导入所述三维绘图软件进行后处理，以导入的三维数据的血管的内径作为模型内核的外径，以导入的三维数据的血管的外径作为模型外模的内径，建立血管模型；其中，所述三维绘图软件在UG、SolidWorks或CATIA中任选一种；所述图像处理软件为Mimics。
2）、使用三维绘图软件将建立好的血管模型转换成3D打印机可以识别的STL格式。
3）、将3D打印机可识别的格式文件导入3D打印机中。
4）、使用3D打印机将血管模型打印出来形成血管模具；其中所述3D打印机打印所述外膜与内核的材料为聚醋酸乙烯，打印精度为0.03mm，内核与外模之间的填充材料为蜡；所述3D打印机的打印方式为SLM选择性激光熔化成型打印方式。
5）、将步骤4得到的血管模具放在75℃的烤箱中将蜡融化，然后使用75℃的热水连续冲洗血管模具以去除残余的蜡。
6）、抛光血管模具内部，将80℃的热水与微小固体颗粒混合剂通过加压泵连续流经模具内部，起到光滑内部作用；所述微小固体颗粒混合剂为人造金刚石颗粒。
7）、脱气，在600mmgh真空压下进行血管模具的脱气，有气泡从表面出现直至消失，脱气的过程需要重复5次。
8）、脱气完成后将硅橡胶与催化剂的混合液注入血管模具的内核与外膜之间，将其静置固定并固化36小时，保持室温在25℃和湿度在55%；其中，所述硅橡胶与催化剂的体积比为10:1；所述硅橡胶采用甲基乙烯基硅橡胶，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡。
9）、待硅橡胶与催化剂的混合液固化后形成硅胶层，将内核与外膜破裂，取出硅胶层形成的人造血管。
本实施例的优点是：1.精度高，通过控制内外壳之间的空间可以精确控制血管壁的厚度；2.血管表面粗糙度低，通过使用80℃热水与微小固体颗粒连续流经血管模具内部起到打磨的作用；3.成品率高，工艺流程的每一步都可以精确控制，所以相比传统方法有较高的成品率；4.血管弹性模量接近人体真实值；5.人造血管的耐高温与低温性好；6. 人造血管的耐老化与耐臭氧性佳。
实施例三：
本实施例包括如下步骤：
1）、使用图像处理软件Mimics获取MR影像中的真实血管的三维数据，再将获得的三维数据导入所述三维绘图软件UG进行后处理，以导入的三维数据的血管的内径作为模型内核的外径，以导入的三维数据的血管的外径作为模型外模的内径，建立血管模型。
2）、使用三维绘图软件UG将建立好的血管模型转换成3D打印机可以识别的STL格式。
3）、将3D打印机可识别的STL格式文件导入3D打印机中。
4）、使用3D打印机将血管模型打印出来形成血管模具；其中所述3D打印机打印所述外膜与内核的材料为聚氯乙烯，打印精度为0.02mm，内核与外模之间的填充材料为蜡；所述3D打印机的打印方式为MJP多喷头打印方式。
5）、将步骤4得到的血管模具放在80℃的烤箱中将蜡融化，然后使用80℃的热水连续冲洗血管模具以去除残余的蜡。
6）、抛光血管模具内部，将75℃的热水与微小固体颗粒混合剂通过加压泵连续流经模具内部，起到光滑内部作用；所述微小固体颗粒混合剂为碳化硅颗粒。
7）、脱气，在550mmgh真空压下进行血管模具的脱气，有气泡从表面出现直至消失，脱气的过程需要重复4次。
8）、脱气完成后将硅橡胶与催化剂的混合液注入血管模具的内核与外膜之间，将其静置固定并固化48小时，保持室温在23℃和湿度在50%；其中，所述硅橡胶与催化剂的体积比为10:1；所述硅橡胶采用腈硅橡胶，所述催化剂为正硅酸乙酯。
9）、待硅橡胶与催化剂的混合液固化后形成硅胶层，将内核与外膜破裂，取出硅胶层形成的人造血管。
本实施例的优点是：1.精度高，通过控制内外壳之间的空间可以精确控制血管壁的厚度；2.血管表面粗糙度低，通过使用75℃热水与微小固体颗粒连续流经血管模具内部起到打磨的作用；3.成品率高，工艺流程的每一步都可以精确控制，所以相比传统方法有较高的成品率；4. 血管弹性模量接近人体真实值；5. 人造血管的耐油性好；6.人造血管的血管疲劳寿命长。