CN105574927A - 一种活体组织器官的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活体组织器官的制作方法，其特征在于计算医学影像信息并将其转化为三维图像信息；结合组织器官数据库中的参考结构，对组织器官外部原貌和内部微结构进行三维重构；根据三维模型采用增材制造工艺制造组织器官，对实物模型进行适当的表面处理，3D打印制作活体组织器官；有益效果是组织器官制作速度快，内部微结构形状精准，仿生度高，生物排异性小，医学生物特性好，即能填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

Description

一种活体组织器官的制作方法
技术领域
本发明涉及生物医学领域，特别是涉及一种活体组织器官的制作方法。
背景技术
组织和器官的衰竭和损伤是临床医学面临的主要问题，其治疗方法主要包括器官移植、外科修复、人工替代物、医疗器械和药物治疗。自体器官移植是“以伤制伤”的常规方法，且供区有限，供体器官严重不足；人工替代物则存在生物相容性的问题。近年来组织工程技术的出现有效的避免了以上弊端，日益成为人们广泛认同的医学治疗方法。
组织工程就是运用工程科学和生命科学的原理与方法，将体外培养扩增的正常组织细胞吸附于生物相容性好并可被机体吸收的生物材料支架上，然后将细胞—生物材料复合物植入体内的受损部分，细胞在生物材料支架逐渐被机体吸收降解的过程中，形成在形态和功能上与受损组织器官一致的替代物，从而达到修复重建的目的。组织工程的临床应用首先是治疗组织损伤和器官衰竭，传统的治疗方法主要为异体移植、外科手术重建和使用人工器官。对异体移植，其供体来源非常有限，并且必不可少的免疫抑制治疗易引发其他疾病；外科重建，由于自体组织不适用，造成治疗效果不理想，且复杂的外科手术过程；人工器官，只能提供部分功能，且需长期依赖药物，影响患者生活质量，医疗费用高。
近年来制作的组织工程支架存在一个普遍的问题是支架外边缘快速形成组织，而营养液和细胞无法进入支架中心，造成替代部位的坏死。制备组织工程支架可采用很多方法。传统的方法包括纤维粘合法、溶剂浇铸法/颗粒滤粒法、熔融法、气体发泡法、相分离法、烧结微球法等。这些传统方法虽然也获得了较成功的组织工程支架，但它们所得到的组织工程支架的性能并不理想。主要表现在缺乏力学强度、孔隙的相互贯通程度底、孔隙率与孔分布的可控性差，这将影响到细胞的长入和组织的血管化。无论运用何种方法，制备的支架都不具备一致的内部结构，其外部结构也不能与患者损伤的组织器官的解剖结构吻合，以至于不能实现支架个体化制造与生产的要求。
为了解决目前现有技术人造活体组织器官的技术瓶颈，本发明提出了一种活体组织器官的制作方法，能够解决供体器官紧缺，移植过程中的生物排异性等问题，又能够用于临床，科研，教学实验等，既可以填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种活体组织器官的制作方法，其特征在于通过CT、MRI、PET-CT采集患者目标组织器官的医学影像信息，计算医学影像信息并将其转化为三维图像信息；将获取到的原始三维图像信息数据进行机器识别并进行多次特征比对，根据组织器官的生理结构数据和组织器官的残留轮廓，对称得到完整的结构部分；结合组织器官数据库中的参考结构，对组织器官原貌进行三维重构；参照已有组织器官数据库，对组织器官进行内部微结构设计，根据对孔隙率和孔径大小、形状以及结构特征进行设计，重新生成三维模型；将三维模型存储为stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、igs等数据格式的文件；根据三维模型采用增材制造工艺制造组织器官，快速制作等比例实物模型；对实物模型进行适当的表面处理，同时对组织器官的内部三维微结构和外形三维结构进行几何形貌及功能性验证；对实物模型进行医学生物性检测，检测所得实物模型是否满足活体细胞增扩、繁殖、生长、生活的医学微环境，微环境满足后进行组织再造工程，3D打印制作活体组织器官。
一种活体组织器官的制作方法，其特征在于将获取到的三维图像信息数据进行机器识别并进行多次特征比对，根据组织器官的生理和结构数据，利用组织器官三维结构部分的残留轮廓，对称得到完整的结构部分，结合组织器官数据库中的参考结构，对组织器官原貌进行三维重构。
一种活体组织器官的制作方法，其特征在于测量3D打印的组织器官内部三维微结构的参数，与设计原型进行测量比对，检查其是否满足设计前的要求；将3D打印的组织器官三维外形结构模型与3D打印的原组织器官残留模型进行匹配试验，以检查是否达到设计要求。
一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的三维重建结合个体医学影像数据和群体历史数据数据。
一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的内部三维微结构中含有微孔，微孔的数量、大小、分布及形状均可人为控制。
一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的内部三维微结构中含有管道结构，且管道分布、管径及孔隙率均人为可控。
一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的内部三维微结构中含有一套相互导通的流道***。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：活体组织器官的制作速度快，内部微结构形状精准，仿生度高，生物排异性小，医学生物特性好，即能填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。
附图说明
图1是获取个体医学影像数据得到的组织器官三维结构；
图2是获取群体历史数据得到的组织器官三维结构；
图3是结合个体影像数据和群体历史数据得到的组织器官三维结构；
图4是经处理和验证后的最终组织器官三维结构。
具体实施方式
参考附图描述本发明的实施方式，下面结合图1—图4对本发明进行具体说明。一种活体组织器官的制作方法的具体实施步骤如下：
第一步，通过CT、MRI、PET-CT采集患者目标组织器官的个体医学影像信息。
第二步，计算目标组织器官的个体医学影像信息，并将医学影像信息转化为三维图像信息。
第三步，将获取到的原始三维图像信息数据进行机器识别并进行多次特征比对，根据个体组织器官的生理结构数据和组织器官的残留轮廓，对称得到完整的几何结构。
第四步，结合群体组织器官数据库中的参考结构，对个体组织器官原貌进行三维重构；参照已有群体组织器官数据库，对个体组织器官进行内部微结构设计，根据对孔隙率和孔径大小、形状以及结构特征进行设计，重新生成三维模型。
第五步，将三维模型存储为stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、igs等数据格式的文件。
第六步，根据三维模型采用增材制造工艺制造组织器官，快速制作等比例实物模型。
第七步，对实物模型进行适当的表面处理，同时对组织器官的内部三维微结构和外形三维结构进行几何形貌检测及功能性验证。
第八步，对实物模型进行医学生物性检测，检测所得实物模型是否满足活体细胞增扩、繁殖、生长、生活的医学微环境，微环境满足后进行组织再造工程，3D打印制作活体组织器官。
以上所述，仅是发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种活体组织器官的制作方法，其特征在于通过CT、MRI、PET-CT采集患者目标组织器官的医学影像信息，计算医学影像信息并将其转化为三维图像信息；将获取到的原始三维图像信息数据进行机器识别并进行多次特征比对，根据组织器官的生理结构数据和组织器官的残留轮廓，对称得到完整的结构部分；结合组织器官数据库中的参考结构，对组织器官原貌进行三维重构；参照已有组织器官数据库，对组织器官进行内部微结构设计，根据对孔隙率和孔径大小、形状以及结构特征进行设计，重新生成三维模型；将三维模型存储为stl、stp、obj、max、3ds、ma、vtk、igs等数据格式的文件；根据三维模型采用增材制造工艺制造组织器官，快速制作等比例实物模型；对实物模型进行适当的表面处理，同时对组织器官的内部三维微结构和外形三维结构进行几何形貌及功能性验证；对实物模型进行医学生物性检测，检测所得实物模型是否满足活体细胞增扩、繁殖、生长、生活的医学微环境，微环境满足后进行组织再造工程，3D打印制作活体组织器官。
2.根据权利要求1所述的一种活体组织器官的制作方法，其特征在于将获取到的三维图像信息数据进行机器识别并进行多次特征比对，根据组织器官的生理和结构数据，利用组织器官三维结构部分的残留轮廓，对称得到完整的结构部分，结合组织器官数据库中的参考结构，对组织器官原貌进行三维重构。
3.根据权利要求1所述的一种活体组织器官的制作方法，其特征在于测量3D打印的组织器官内部三维微结构的参数，与设计原型进行测量比对，检查其是否满足设计前的要求；将3D打印的组织器官三维外形结构模型与3D打印的原组织器官残留模型进行匹配试验，以检查是否达到设计要求。
4.根据权利要求1所述的一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的三维重建结合个体医学影像数据和群体历史数据数据。
5.根据权利要求1所述的一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的内部三维微结构中含有微孔，微孔的数量、大小、分布及形状均可人为控制。
6.根据权利要求1所述的一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的内部三维微结构中含有管道结构，且管道分布、管径及孔隙率均人为可控。
7.根据权利要求1所述的一种活体组织器官的制作方法，其特征在于组织器官的内部三维微结构中含有一套相互导通的流道***。
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