基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体及制备方法

摘要

本发明涉及一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体及制备方法，包括：获取患者的颅骨影像数据；通过阈值设置和区域增长操作，得到颅骨三维模型；创建出与颅骨缺损处匹配的内部修复曲面和外部修复曲面的曲面模型；将曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理；将内部修复曲面和外部修复曲面缝合成封闭实体后构成修复体模型，并与颅骨三维模型做布尔运算，使所述修复体模型的边缘与缺损骨缘吻合；对修复体模型进行翻模操作，再加工出实体的模具；将矿化胶原/聚己内酯混合悬液倒入模具中成型，得到矿化胶原基颅骨缺损修复体。本发明不仅实现了修复体边缘与颅骨缺损骨缘完美的贴合，而且能引导新骨生长，保证了术后颅骨痊愈的效果。

权利要求

1.一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取患者的颅骨影像数据；

S2、将获得的颅骨影像数据导入医学逆向软件中，设置阈值上界和阈值下界以选取颅骨而排除周围软组织，并通过区域增长操作排除未与主体颅骨连接的骨组织，得到颅骨三维模型；

S3、将所述颅骨三维模型导入逆向工程软件中，创建出与颅骨缺损处匹配的内部修复曲面和外部修复曲面的曲面模型；

S4、将步骤S3得到的曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理；

S5、将细节处理后的曲面模型导入逆向工程软件中，将内部修复曲面和外部修复曲面缝合成封闭实体后构成修复体模型，并将该修复体模型与步骤S2得到的颅骨三维模型做布尔运算，使所述修复体模型的边缘与缺损骨缘吻合；

S6、将步骤S5得到的修复体模型进行翻模操作，得到用于刀路编程的上模与下模加工数据，之后通过五轴数控加工中心加工出实体的模具；

S7、将矿化胶原/聚己内酯混合悬液倒入步骤S6加工好的模具中,将模具连同其中所灌注的混合悬液一起放置在-20℃的环境中预冻，待混合悬液冷冻成固体后卸去上模，然后放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥直至重量不再发生变化，脱去模具，得到矿化胶原基颅骨缺损修复体；

所述矿化胶原/聚己内酯混合悬液通过以下方法制备：

步骤S7-1、将胶原溶于盐酸、硝酸或醋酸中的任何一种，配制成胶原的酸溶液，其中胶原浓度为5.0×10-5～5.0×10-3g/mL；

步骤S7-2、持续搅拌步骤S7-1所得溶液，缓慢滴加含钙离子的溶液，钙离子的加入量为每克胶原对应加入钙离子0.01～0.16mol；

步骤S7-3、持续搅拌步骤S7-2所得溶液，缓慢滴加含磷酸根离子的溶液，磷酸根离子的加入量与步骤S7-2中钙离子加入量的摩尔比为Ca/P＝1/1～2/1；

步骤S7-4、持续搅拌步骤S7-3所得溶液，缓慢滴加NaOH溶液至混合体系pH＝6～8，当pH＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当pH＝7时，混合体系出现白色悬浊液；

步骤S7-5、将步骤S7-4所得混合体系静置24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后对混合体系进行浓缩，直至获得固液比为0.03～0.06g/mL的矿化胶原胶冻；

步骤S7-6、将步骤S7-5获得的矿化胶原胶冻进行冷冻干燥，获得矿化胶原粉；

步骤S7-7、将分子量为50,000～500,000的聚己内酯在有机溶剂中配制成质量体积浓度为0.08～0.16g/mL的溶液；

步骤S7-8、在步骤S7-7所得聚己内酯溶液中加入步骤S7-6所得的仿生矿化胶原粉，并充分搅拌至混合均匀，制得矿化胶原/聚己内酯混合悬液，其中矿化胶原/聚己内酯的质量比为6:4～2:8，并使混合悬液的质量体积浓度为0.2～0.3g/mL。

2.根据权利要求1所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S3-1、将所述颅骨三维模型导入逆向工程软件中，创建切割平面，将颅骨三维模型分割成包含颅骨缺损的模型以及未包含颅骨缺损的模型；所述切割平面平行于骨窗的法向投影，并且所述切割平面的分割边缘与缺损骨缘的距离为15mm～20mm；

S3-2、在包含颅骨缺损的模型中，通过曲线创建命令沿着颅骨缺损靠近皮肤的外部边缘选取曲率变化最大处，将曲率变化最大处的点连接成环，转化成边界，再将边界内部的图形删除，创建出缺损边界；同样对颅骨缺损靠近硬脑膜的内部边缘创建出缺损边界；

S3-3、通过逆向工程软件的曲率计算功能，按照缺损边界周围完好的自体骨的曲率拟合出待创建修复曲面，进而在缺损边界处创建出修复体模型的内部和外部修复曲面。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中获取患者颅骨影像数据的方式包括计算机断层扫描、核磁共振和X射线。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中设置的阈值上界为2190-2196，阈值下界为222-230。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中应用的逆向工程软件包括Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD和RapidForm中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3-1中选取的切割平面为YZ平面，通过旋转Y、旋转Z和设置位置度参数来调整切割平面到预定位置。

7.根据权利要求1-2中任意一项所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，所述步骤S6中，所述上模和下模的合模后所形成的型腔与步骤S5得到的修复体模型形状一致，且上模的上表面和下模的下表面平行。

8.根据权利要求1-2中任意一项所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中细节处理包括参照镜像位置的颅骨形态，通过操作笔刷对内部修复曲面和外部修复曲面的眉骨、颞骨和顶骨特征部位进行调整。

9.一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法制得。

说明书

基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体及制备方法。

背景技术

[0002] 颅骨缺损大都继发于开放性颅脑损伤、手术颅内减压、肿瘤切除、先天畸形及进行性骨骼疾病等所致的病变颅骨切除术后，是颅脑术后较常见的后遗症。由于脑组织失去了正常颅骨的屏障作用而较易受伤,同时颅骨缺损将引起各种症状并且影响外观，给患者的生活和心理造成了较大损害。如果颅骨缺损直径大于3cm，将会引起如头昏、头痛、忧郁、易激怒、自制力差和焦躁不安等躯体、心理各方面的症状。大面积的颅骨缺损会造成病人头颅严重畸形并影响颅内压的生理性平衡,大气压长期直接作用于缺损区的局部脑组织可导致该部位脑组织萎缩,加重脑损伤症状。小儿随着发育颅骨缺损逐渐变大、骨缘外翻，突出的脑组织呈进行性萎缩及囊变。颅骨修复术可以避免脑组织的再次损伤，外观上达到整形效果，还可以增加大脑血流量，改善脑组织的能量代谢促进脑组织的功能恢复，治疗脑膨出，改善颅骨缺损患者神经、认知及精神方面的症状。

[0003] 比较理想的颅骨修复材料要求：①无生物学活性，无抗原性，不被机体排斥以及组织反应性小、无毒；②坚固、质地轻、耐用、耐冲撞、抗腐蚀；③化学性能稳定，在组织内不被吸收、老化、不致癌；④X射线能穿透，不受磁场影响，不导热和不导电；⑤高温消毒不变形，化学灭菌不变质；⑥价格便宜；⑦易塑形，外观完美，达到骨性愈合，符合人体生理要求；⑧修复方法简便、创伤小、并发症少；⑨儿童颅骨修补还需要适应颅骨生长过程中不变形。

[0004] 现有技术中公开了一种使用快速成型方法制备颅骨修复用的钛合金网板颅骨修复体的方法，是基于患者颅骨缺损部位的医学图像重建颅骨三维原型，并设计修复体曲面之后输入快速成型机中制作颅骨补片模型，并将压制后的钛合金网板修复材料与颅骨补片模型进行贴合对比，裁剪颅骨修复材料以达到与补片模型相吻合的程度。由于快速成型机的相关技术还不够成熟导致产品的精度较传统的数控机械加工精度要低很多。因此，通过此方法制备出的修复体与实际的颅骨缺损尺寸相差较大。同时由于钛合金是金属材料其缺点是：①导热、导电。因导热系数高，长期的温差变化会对脑组织产生慢性损伤。部分患者术后对冷热反应敏感,局部有慢性疼痛,皮下积液较多。②由于钛合金在影像诊断中显影，故修复术后影响CT和MRI检查。③术后部分患者有慢性切割性溃疡致颅骨修复失败。④颞窝等特殊部位修补后外观欠佳。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是，现有快速成型方法制备的钛合金网板颅骨修复体与实际的颅骨缺损尺寸相差较大，并且存在金属材料的诸多缺陷。本发明提供了一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体及制备方法，通过数字重建方法制备出精确的矿化胶原基颅骨缺损修复体。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法，包括以下步骤：

[0007] S1、获取患者的颅骨影像数据；

[0008] S2、将获得的颅骨影像数据导入医学逆向软件中，设置阈值上界和阈值下界以选取颅骨而排除周围软组织，并通过区域增长操作排除未与主体颅骨连接的骨组织，得到颅骨三维模型；

[0009] S3、将所述颅骨三维模型导入逆向工程软件中，创建出与颅骨缺损处匹配的内部修复曲面和外部修复曲面的曲面模型；

[0010] S4、将步骤S3得到的曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理；

[0011] S5、将细节处理后的曲面模型导入逆向工程软件中，将内部修复曲面和外部修复曲面缝合成封闭实体后构成修复体模型，并将该修复体模型与步骤S2得到的颅骨三维模型做布尔运算，使所述修复体模型的边缘与缺损骨缘吻合；

[0012] S6、将步骤S5得到的修复体模型进行翻模操作，得到用于刀路编程的上模与下模加工数据，之后通过五轴数控加工中心加工出实体的模具；

[0013] S7、将矿化胶原/聚己内酯混合悬液倒入步骤S6加工好的模具中,将模具连同其中所灌注的混合悬液一起放置在-20℃的环境中预冻，待混合悬液冷冻成固体后卸去上模，然后放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥直至重量不再发生变化，脱去模具，得到矿化胶原基颅骨缺损修复体。

[0014] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S3包括：

[0015] S3-1、将所述颅骨三维模型导入逆向工程软件中，创建切割平面，将颅骨三维模型分割成包含颅骨缺损的模型以及未包含颅骨缺损的模型；所述切割平面平行于骨窗的法向投影，并且所述切割平面的分割边缘与缺损骨缘的距离为15mm～20mm；

[0016] S3-2、在包含颅骨缺损的模型中，通过曲线创建命令沿着颅骨缺损靠近皮肤的外部边缘选取曲率变化最大处，将曲率变化最大处的点连接成环，转化成边界，再将边界内部的图形删除，创建出缺损边界；同样对颅骨缺损靠近硬脑膜的内部边缘创建出缺损边界；

[0017] S3-3、通过逆向工程软件的曲率计算功能，按照缺损边界周围完好的自体骨的曲率拟合出待创建修复曲面，进而在缺损边界处创建出修复体模型的内部和外部修复曲面。

[0018] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述矿化胶原/聚己内酯混合悬液通过以下方法制备：

[0019] 步骤S7-1、将胶原溶于盐酸、硝酸或醋酸中的任何一种，配制成胶原的酸溶液，其中胶原浓度为5.0×10-5～5.0×10-3g/mL；

[0020] 步骤S7-2、持续搅拌步骤S7-1所得溶液，缓慢滴加含钙离子的溶液，钙离子的加入量为每克胶原对应加入钙离子0.01～0.16mol；

[0021] 步骤S7-3、持续搅拌步骤S7-2所得溶液，缓慢滴加含磷酸根离子的溶液，磷酸根离子的加入量与步骤S7-2中钙离子加入量的摩尔比为Ca/P＝1/1～2/1；

[0022] 步骤S7-4、持续搅拌步骤S7-3所得溶液，缓慢滴加NaOH溶液至混合体系pH＝6～8，当pH＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当pH＝7时，混合体系出现白色悬浊液；

[0023] 步骤S7-5、将步骤S7-4所得混合体系静置24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后对混合体系进行浓缩，直至获得固液比为0.03～0.06g/mL的矿化胶原胶冻；

[0024] 步骤S7-6、将步骤S7-5获得的矿化胶原胶冻进行冷冻干燥，获得矿化胶原粉；

[0025] 步骤S7-7、将分子量为50,000～500,000的聚己内酯在有机溶剂中配制成质量体积浓度为0.08～0.16g/mL的溶液；

[0026] 步骤S7-8、在步骤S7-7所得聚己内酯溶液中加入步骤S7-6所得的仿生矿化胶原粉，并充分搅拌至混合均匀，制得矿化胶原/聚己内酯混合悬液，其中矿化胶原/聚己内酯的质量比为6:4～2:8，并使混合悬液的质量体积浓度为0.2～0.3g/mL。

[0027] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S1中获取患者颅骨影像数据的方式包括计算机断层扫描、核磁共振和X射线。

[0028] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S2中设置的阈值上界为2190-2196，阈值下界为222-230。

[0029] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S3中应用的逆向工程软件包括Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD和RapidForm中的一种或多种。

[0030] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S3-1中选取的切割平面为YZ平面，通过旋转Y、旋转Z和设置位置度参数来调整切割平面到预定位置。

[0031] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S6中，所述上模和下模的合模后所形成的型腔与步骤S5得到的修复体模型形状一致，且上模的上表面和下模的下表面平行。

[0032] 在本发明所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法中，所述步骤S7中细节处理包括参照镜像位置的颅骨形态，通过操作笔刷对内部修复曲面和外部修复曲面的眉骨、颞骨和顶骨特征部位进行调整。

[0033] 本发明还提供了一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体，采用如上所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法制得。

[0034] 实施本发明的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体及制备方法，具有如下有益效果：本发明基于患者的颅骨影像数据拟合出修复体的内外曲面，并经过细节创建、曲面缝合以及求解个性化骨缘的步骤，得到精确的修复体模型，经过翻模操作后制作成模具，再灌注矿化胶原/聚己内酯的混合悬液制备出矿化胶原基颅骨缺损修复体，不仅实现了修复体边缘与颅骨缺损骨缘完美的贴合，而且矿化胶原材料在保证抗压、抗弯强度的同时，其特有的引导新骨生长的特性也保证了术后颅骨痊愈的效果。

附图说明

[0035] 图1为根据本发明较佳实施例的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法流程图；

[0036] 图2为根据本发明较佳实施例得到的颅骨三维模型示意图；

[0037] 图3a和3b分别为根据本发明较佳实施例得到的内部修复曲面和外部修复曲面示意图；

[0038] 图4为根据本发明较佳实施例得到的修复体模型的示意图；

[0039] 图5a和5b分别为根据本发明较佳实施例得到的上模和下模的结构示意图；

[0040] 图6为本发明较佳实施例制备的矿化胶原基颅骨缺损修复体应用于颅骨缺损修复的效果示意图。

具体实施方式

[0041] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0042] 请参阅图1，为根据本发明较佳实施例的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法流程图。如图1所示，该基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法包括以下步骤：

[0043] S1、获取患者的颅骨影像数据。

[0044] 该步骤中获取患者的颅骨影像数据的方式包括计算机断层扫描(CT)、核磁共振和X射线等。具体地，首先通过电子计算机断层扫描技术(CT)获取包括缺损部位在内完整的颅骨影像数据，为保证获取数据可以清晰的反映出缺损部位的形状特征，要求采集数据的扫描层厚在0.5-1.0mm之间。由此获得的医学图像标准格式Dicom文件数据可存储在诸如光盘等计算机可读介质中。

[0045] S2、将获得的颅骨影像数据导入医学逆向软件中，设置阈值上界和阈值下界以选取颅骨而排除周围软组织，并通过区域增长操作排除未与主体颅骨连接的骨组织，得到颅骨三维模型。

[0046] 该步骤中采用的医学逆向软件可以为Mimics软件或者其它同类型软件。该步骤中首先将步骤S1获取的颅骨影像数据导入Mimics软件，在File菜单栏中单击“新项目向导(new project wizard)”选项打开患者的CT数据所在的文件夹，将数据导入后得到患者颅骨CT的三视图。选择“阈值(Threshold)”按钮，设置阈值上界为2190-2196，阈值下界为222-230。优选地，阈值上界为2193，阈值下界为226。软件中的阈值相当于物质真实密度的大小，阈值越大实际密度越大，阈值越小则实际密度越小。本发明选取的以上阈值范围可以将整个颅骨包括在内而排除周围软组织。随后，选择“区域增长(Region growing)”按钮，点击主体颅骨上的任意一点，则可以把以此点为中心扩散的连续面全部选中，这样未连续的部分例如未与主体颅骨连接的骨组织就被排除在外，为后续的三维重建排除干扰。最后，选择“三维重建(Calculate3D)”按钮，通过mimics软件强大的计算重建功能输出STL格式的颅骨三维模型。请参阅图2，为根据本发明三维重建得到的颅骨三维模型示意图。如图2所示，该患者的颅骨三维模型中显示颅骨1上具有颅骨缺损2。

[0047] S3、将步骤S2得到的颅骨三维模型导入逆向工程软件中，创建出与颅骨缺损处匹配的内部修复曲面31和外部修复曲面32。

[0048] 该步骤S3具体包括以下步骤：

[0049] S3-1、将颅骨三维模型导入逆向工程软件中，创建切割平面，将颅骨三维模型分割成包含颅骨缺损的模型以及未包含颅骨缺损的模型。该步骤中应用的逆向工程软件包括Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD和RapidForm中的一种或多种。以Geomagic studio软件为例，将步骤S2得到的STL格式文件导入Geomagic studio软件中。选择“剪切按钮”，创建切割平面，通过平面剪切将颅骨的缺损部分与完好部分分离，得到包含颅骨缺损的模型以及未包含颅骨缺损的模型。该切割平面平行于骨窗的法向投影，并且切割平面的分割边缘与缺损骨缘的距离为15mm～20mm。通过大量的病例证明，采用该距离范围，可以保证将骨缘周围自体骨的最高曲率点保存下来满足后续的曲面创建要求。切割平面可以选取YZ平面，通过调整“旋转Y”、“旋转Z”、位置度三个参数的值使切割平面的位置满足上述要求。由于不同患者具有不同的颅骨缺损，其所使用的切割平面也是不同的。对于图2示出的颅骨缺损病例而言，调整切割平面的参数为旋转Y：16°，旋转Z：-6°，位置度：38mm，可以将缺损部位完整的分离出来。

[0050] S3-2、在包含颅骨缺损的模型中，通过曲线创建命令沿着颅骨缺损靠近皮肤的外部边缘选取曲率变化最大处，将曲率变化最大处的点连接成环，转化成边界，再将边界内部的图形删除，创建出清晰的缺损边界。同样地，通过曲线创建命令沿着颅骨缺损靠近硬脑膜的内部边缘选取曲率变化最大处，将曲率变化最大处的点连接成环，转化成边界，再将边界内部的图形删除，创建出清晰的缺损边界。由于CT图像生成的缺损骨缘是不规则的，是无法利用的边界。因此，本发明将缺损边缘曲率变化最大处的点连接成环，可以创建内外部两个边界，再将两个边界内部不规则的缺损骨缘全部选中并删除，可以得到清晰锐利的缺损边界。

[0051] S3-3、通过逆向工程软件的曲率计算功能按照缺损边界周围完好的自体骨的曲率拟合出待创建修复曲面，进而在缺损边界处创建出修复体模型的内部修复曲面31和外部修复曲面32，分别如图3a和3b所示。该步骤中可以利用逆向工程软件如Geomagic studio软件强大的补面及曲面计算的能力，通过填充单个孔命令重建出外部修复曲面及内部修复曲面。具体地，计算缺损边界周围完好的自体骨的曲率，由于缺损部位是曲面弧度趋势的一种延续，可以按照现有曲面的曲率拟合出待创建曲面，进而可以在前述清晰锐利的缺损边界处创建出修复体模型的内部和外部修复曲面，形成曲面模型。

[0052] S4、将步骤S3处理后的曲面模型导入数字模型雕刻软件中，对内部修复曲面31和外部修复曲面32进行细节处理。

[0053] 该步骤中将步骤S3重建出的曲面模型保存为OBJ格式文件并导入到数字模型雕刻软件如Zbrush中，对修复曲面的细节进行处理以求达到外观形态完全复原的目标。在进行细节处理时，参照镜像位置的颅骨形态，通过不同的操作笔刷对内部修复曲面和外部修复曲面的眉骨、颞骨和顶骨等较明显的特征部位进行调整。由于前期在Geomagicstudio软件中创建出的内外和外部修复曲面是通过周围的完好自体骨拟合出来的，只能实现与周围骨的完好衔接，而本发明通过上述细节处理，可以将内外和外部修复曲面调整为与镜像位置的颅骨呈对称状态，使颅骨缺损修复体的修复效果更为美观。

[0054] S5、将细节处理后的曲面模型导入逆向工程软件中，将内部修复曲面31和外部修复曲面32缝合成封闭实体后构成修复体模型3，并将该修复体模型3与步骤S2得到的颅骨三维模型做对齐处理，即通过布尔运算修正修复体模型3的边缘与缺损骨缘吻合。

[0055] 该步骤中通过Geomagic studio软件中的桥接命令将内部和外部的修复曲面进行封装，并对修复体模型3的边缘与原颅骨三维模型进行布尔减操作。这样可以保证修复体模型的边缘与基于CT图像建立的颅骨三维模型的缺损骨缘形态完全贴合，得到最终的修复体的数字化模型，如图4所示。

[0056] S6、将步骤S5得到的修复体模型3进行翻模操作，得到用于刀路编程的上模与下模加工数据，之后通过五轴数控加工中心加工出实体的模具。

[0057] 该步骤中将步骤S5得到的修复体模型3进行分离处理，通过Geomagic studio软件完成翻模操作后得到上模及下模两部分实体，之后输出IGS格式文件。利用传统的工业设计软件将IGS格式文件进行刀路的模拟进而转化成数控加工中心能够识别的刀路代码，从而加工出实体的不锈钢模具。该刀路的编程可以使用Pro/E、UG、Mastercam等软件完成。优选地，该不锈钢模具可进行氧化、喷砂处理。请参阅图5a和5b，分别为上模41和下模42的结构图。上模41和下模42合模后所形成的型腔与步骤S5得到的修复体模型3的形状一致。优选地，上模41的上表面为平面，下表面与修复体模型3的外部修复曲面32相同。下模42的上表面与修复体模型3的内部修复曲面31相同，下表面为平面，且与上模41的上表面平行。这样可以保证生产时对模具所加的压力可以有效的作用在原材料上。并且本发明中上模41和下模42的接触面需要完全吻合，保证加压后形成封闭的型腔不溢料。

[0058] S7、将矿化胶原/聚己内酯混合悬液倒入下模42中，盖上上模41。将模具连同其中所灌注的混合悬液一起放置在-20℃的冰箱中预冻，待混合悬液冷冻成固体后卸去上模41，然后将下模42和其中的固体放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥操作至质量不再发生变化后取出，脱去模具，得到实体的矿化胶原基颅骨缺损修复体5。优选地，将混合悬液和模具放置在冰箱中预冻成固体后，对模具施加压力，压力大小为6Mpa～8Mpa，保压时间为1～3分钟，优选2分钟。之后再卸去上模41进行冷冻干燥。请参阅图6，为本发明制备的矿化胶原基颅骨缺损修复体应用于颅骨缺损修复的效果示意图。

[0059] 本发明中采用的矿化胶原/聚己内酯混合悬液通过以下方法制备：

[0060] 步骤S7-1、将胶原溶于盐酸、硝酸或醋酸中的任何一种，配制成胶原的酸溶液，其中胶原浓度为5.0×10-5～5.0×10-3g/mL。

[0061] 步骤S7-2、持续搅拌步骤S7-1所得溶液，缓慢滴加含钙离子的溶液，钙离子的加入量为每克胶原对应加入钙离子0.01～0.16mol。

[0062] 步骤S7-3、持续搅拌步骤S7-2所得溶液，缓慢滴加含磷酸根离子的溶液，磷酸根离子的加入量与步骤S7-2中钙离子加入量的摩尔比为Ca/P＝1/1～2/1。

[0063] 步骤S7-4、持续搅拌步骤S7-3所得溶液，缓慢滴加NaOH溶液至混合体系pH＝6～8，当pH＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当pH＝7时，混合体系出现白色悬浊液。

[0064] 步骤S7-5、将步骤S7-4所得混合体系静置24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后对混合体系进行浓缩，直至获得固液比为0.03～0.06g/mL的矿化胶原胶冻。

[0065] 步骤S7-6、将步骤S7-5获得的矿化胶原胶冻进行冷冻干燥，获得矿化胶原粉。

[0066] 步骤S7-7、将分子量为50,000～500,000的聚己内酯在有机溶剂中配制成质量体积浓度为0.08～0.16g/mL的溶液。

[0067] 步骤S7-8、在步骤S7-7所得聚己内酯溶液中加入步骤S7-6所得的矿化胶原粉，并充分搅拌至混合均匀，制得矿化胶原/聚己内酯混合悬液，其中矿化胶原/聚己内酯的质量比为6:4～2:8，并使混合悬液的质量体积浓度为0.2～0.3g/mL。

[0068] 本发明还相应提供了一种基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体，采用如前所述的基于数字重建的矿化胶原基颅骨缺损修复体的制备方法制得。本发明应用医学逆向和三维重建技术以完成锐化骨缘、拟合曲面、细节创建、缝合曲面、求解个性化骨缘等一系列步骤，生产的矿化胶原基颅骨缺损修复体可以实现个性化定制，其边缘与患者的颅骨缺损骨缘形态互补，完全贴合，无需术中二次修整。该个性化定制的颅骨缺损用修复体的厚度也与周围完好骨组织相匹配，修复术后整体颅骨外观形态与损伤前无异。并且，该矿化胶原基颅骨缺损修复体使用的生物活性材料为矿化胶原/聚己内酯复合材料，在保证抗压、抗弯强度的同时，具有良好的成骨活性，材料通过细胞的爬行替代作用逐渐被动降解，在颅骨缺损处引导新骨生长，保证了术后颅骨痊愈的效果。此外，颅骨缺损修复的意义已不单单是还原颅骨的整体封闭状态及正常的神经系统功能。还原患者颅面部的初始状态对于患者的心理重建也起到了至关重要的作用。

[0069] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。