仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架及4D打印制备方法与应用专利检索-附加制造的数据获得或数据处理专利检索查询-专利查询网

仿Haversian系统的形状记忆 合金骨 支架及4D打印制备方法与应用

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查;
专利有效性	实质审查	当前状态	实质审查
申请号	CN202411274830.3	申请日	2024-09-12
公开(公告)号	CN119501100A	公开(公告)日	2025-02-25
申请人	华南理工大学;	申请人类型	学校
发明人	杨洋; 杨超; 李鹏旭; 蔡潍锶;	第一发明人	杨洋
权利人	华南理工大学	权利人类型	学校
当前权利人	华南理工大学	当前权利人类型	学校
省份	当前专利权人所在省份：广东省	城市	当前专利权人所在城市：广东省广州市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：广东省广州市天河区五山路381号	邮编	当前专利权人邮编：510640
主IPC国际分类	B22F10/38	所有IPC国际分类	B22F10/38 ; A61L27/56 ; A61L27/06 ; B22F10/80 ; B22F10/28 ; B33Y10/00 ; B33Y50/00 ; B33Y80/00
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	10	专利文献类型	A
专利代理机构	广州市华学知识产权代理有限公司	专利代理人	文静;
摘要	本发明公开了一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架及4D打印制备方法与应用。该4D打印制备方法中，充分考虑骨支架的受力状态和功能需求，采用功能仿生方法设计了带有仿Haversian系统的骨支架多孔结构，并采用4D打印技术制备了骨支架。该制备方法中设计的内层仿松质骨多孔结构既满足内层有良好的弹性和韧性，又利于细胞黏附导向细胞生长，维持血液供应；设计的外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构满足外层有良好的抗压和抗弯能力，Haversian系统更有利于血管和神经的长入，维持骨骼代谢与修复。本发明所述仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架在骨植入件中具有广泛的应用前景。
权利要求	1.一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤一、仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维建模设计设计内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，采用三维建模软件进行布尔求和运算，使得内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的截面径向融合，组成完整的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架；步骤二、三维模型切片处理将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统；步骤三、4D打印工艺制备仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架首先将NiTi合金基板预热，将形状记忆合金粉末置于粉舱，然后调节成形舱氧含量，分别赋予内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构成形工艺参数，成形完毕得到仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架；根据杆径和曲面厚度分别赋予所述内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构不同的激光功率和扫描速度。 2.根据权利要求1所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，步骤一中所述内层仿松质骨多孔结构为基于支杆的多孔单元，所述基于支杆的多孔单元为八面体、正立方体、体心立方、面心立方、十二面体或金刚石中的一种，其单元尺寸为0.6～1.8mm，其杆径为140～500μm，孔径为80～1200μm，孔隙率为50～90％。 3.根据权利要求1所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，步骤一中所述外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构为基于三周期极小曲面的多孔单元，所述基于三周期极小曲面的多孔单元为Gyroid、Diamond、Neovius或Lidinoid中的一种，其单元尺寸为0.6～1.8mm，其曲面厚度为150～450μm，孔径为80～1200μm，孔隙率为10％～80％。 4.根据权利要求1所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，步骤一中外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构纵向设计呈同心圆排列的仿Haversian管，横向设计呈同心圆排列的仿Volkmann管。 5.根据权利要求4所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，所述仿Haversian管直径为80～500μm，数量为12～36个；所述仿Volkmann管直径为80～500μm，数量为12～36个。 6.根据权利要求1所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，步骤三中所述NiTi合金基板预热温度为190～210℃；所述形状记忆合金粉末为NiTi、NiTiNb、NiTiCr、NiTiFe、NiTiCu中的一种，所述形状记忆合金粉末粒度大小为15～ 53μm；成形舱氧含量控制在100ppm以内。 7.根据权利要求1所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，步骤三中所述内层仿松质骨多孔结构激光功率为70～200W，扫描速度为400～ 2000mm/s；所述外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构激光功率为80～220W，扫描速度为600～2200mm/s。 8.根据权利要求1所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，其特征在于，步骤三中所述内层仿松质骨多孔结构成形工艺参数：光斑直径为75～85μm，扫描间距为60～100μm，层厚为30～40μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65～75°；所述外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构成形工艺参数：光斑直径为75～85μm，扫描间距为60～100μm，层厚为30～40μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65～75°。 9.一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架，其特征在于，根据权利要求1至8任一项所述的4D打印制备方法制备得到。 10.一种根据权利要求9所述的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架在骨植入件中的应用。
说明书全文	仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架及4D打印制备方法与应用技术领域 [0001] 本发明属于增材制造、金属材料和生物医学工程等领域，具体为一种仿Haversian(哈佛氏)系统的形状记忆合金骨支架及4D打印制备方法与应用。背景技术 [0002] 随着年龄的增长，老年人的骨骼密度逐渐降低，骨骼结构发生变化，骨骼强度减弱，导致骨折风险增加。随着人口老龄化加剧，社会对于骨植入件数量和质量的需求日益增加。硬骨是人体中最常见的骨骼类型，主要负责支撑、保护和运动。硬骨包括长骨、短骨、扁骨和不规则骨。考虑到强度和耐久性，硬质骨头常常选用金属植入物来替代。骨科植入物常用的材料大多为钛合金、镁合金、镍钛合金等。其中镍钛合金具有高强度、低模量、优异的生物相容性以及独有的超弹性和形状记忆效应，在生物医疗骨支架方向具有巨大的潜力。 [0003] 由Haversian解剖可知，骨骼是具有高度复杂孔隙的多孔结构，其中松质骨填充在骨骼内部，其孔隙率通常在30％以上，具有较高的弹性；外层为带有Haversian系统的皮质骨，孔隙率低至5％，其抗压强度高于松质骨。骨外膜、外环骨膜、Haversian管(哈弗氏管)、骨单位、间骨板、Volkmann管(福克曼管)、内环骨板和骨内膜等共同组成了复杂的Haversian系统(图1)，Haversian管是一条纵行管，管内含血管、神经等为骨细胞提供营养和氧气并排出代谢废物；福克曼管横穿骨质与中央管相连接，是血管和神经进入骨内的重要通道。皮质骨、松质骨、Haversian系统共同构成了完整的骨骼结构体系，它们在结构和功能上相互关联、共同协作，维持骨组织的正常生理功能。 [0004] 为了利于患者康复，避免应力屏蔽现象，骨植入件大多采用多孔结构。但目前已有的研究中，在骨支架设计方面，大多为单一孔隙率的骨支架，无法真正满足植入件复杂的功能需求，为了进一步满足患者需求，受骨骼启发的仿生设计受到众多学者的关注。如CN117100460A通过对支架表面进行开孔设计有效地改善了应力屏蔽效应，提高了孔隙的连通性，为细胞的生长提供了有利条件。CN110876817B公开了一种具有多层结构的仿生骨制件及其制备方法，提高了骨修复性能。Science Advances 2020(12)中设计并制备了具有Haversian管和Volkmann管的骨骼模拟支架，其中松质骨设计成网状结构，但皮质骨为纵向开孔的实体结构，该陶瓷支架具有良好的力学性能和生物相容性。目前，引入仿Haversian系统的形状记忆合金多孔骨支架设计和制备还鲜有报道。因此本专利考虑支架的受力状态和功能需求，设计并制备了具有Haversian系统的形状记忆合金支架，其中内层松质骨和外层皮质骨均为多孔结构。 [0005] 多孔骨支架的制备方法主要包括传统的机械加工、火花等离子烧结、热等静压、直接发泡、高温自蔓延等工艺，但是通过这些传统方法制备的孔隙尺寸和形状随机分布，定量调控受限，对于高孔隙率骨支架制备困难，而且制备工艺的不稳定性导致无法提供骨支架稳定的力学性能，材料利用率低。新兴的增材制造技术包括激光定向能量沉积、激光粉末床熔化、选择性电子束熔融、电弧增材制造等3D打印技术，可以实现骨支架孔形的高度可控和互相连通，特别是，激光粉末床熔化3D打印形状记忆合金，又称为4D打印，能够精准控制激光束和能量密度，使得骨支架孔隙尺寸、孔隙率精度和性能稳定性得到保障。发明内容 [0006] 为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，该制备方法将人体解剖学的Haversian系统应用于形状记忆合金多孔骨支架设计上，进行功能仿生，并采用4D打印工艺制备骨支架，使骨支架力学性能稳定性和传质性等功能性能更接近天然骨骼，为骨支架设计和制备提供一种有效途径。 [0007] 本发明的第二目的在于提供一种上述4D打印制备方法制备得到的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架。本发明制备的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架不仅具有良好的生物相容性，能够满足成骨细胞、血管、神经的长入功能，还具有良好的力学性能，能够避免应力屏蔽效应的同时具有一定的承载能力。 [0008] 本发明的第三目的在于提供一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的应用。 [0009] 本发明的首要目的通过下述技术方案实现： [0010] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0011] 步骤一、仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维建模设计 [0012] 设计内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构(图2)，采用三维建模软件进行布尔求和运算，使得内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的截面径向融合，组成完整的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架； [0013] 步骤二、三维模型切片处理 [0014] 将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统； [0015] 步骤三、4D打印工艺制备仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架 [0016] 首先将NiTi合金基板预热，将形状记忆合金粉末置于粉舱，然后调节成形舱氧含量，分别赋予内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构成形工艺参数，成形完毕得到仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架；根据杆径和曲面厚度分别赋予所述内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构不同的激光功率和扫描速度。 [0017] 优选地，步骤一中所述内层仿松质骨多孔结构为基于支杆的多孔单元，所述基于支杆的多孔单元为八面体、正立方体、体心立方、面心立方、十二面体或金刚石中的一种，其单元尺寸为0.6～1.8mm，其杆径为140～500μm，孔径为80～1200μm，孔隙率为50～90％。 [0018] 优选地，步骤一中所述外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构为基于三周期极小曲面的多孔单元，所述基于三周期极小曲面的多孔单元为Gyroid、Diamond、Neovius或Lidinoid中的一种，其单元尺寸为0.6～1.8mm，其曲面厚度为150～450μm，孔径为80～1200μm，孔隙率为10％～80％。 [0019] 优选地，步骤一中外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构纵向设计呈同心圆排列的仿Haversian管，横向设计呈同心圆排列的仿Volkmann管。 [0020] 优选地，所述仿Haversian管直径为80～500μm，数量为12～36个；所述仿Volkmann管直径为80～500μm，数量为12～36个。 [0021] 优选地，步骤一中所述三维建模软件包括3D Max、Rhino、Fusion 360、Solid Works、UG、Materialise Magics、nTopology。 [0022] 优选地，步骤三中所述NiTi合金基板预热温度为190～210℃；所述形状记忆合金粉末为NiTi、NiTiNb、NiTiCr、NiTiFe、NiTiCu中的一种，所述形状记忆合金粉末粒度大小为15～53μm；成形舱氧含量控制在100ppm以内。 [0023] 优选地，步骤三中所述内层仿松质骨多孔结构激光功率为70～200W，扫描速度为400～2000mm/s；所述外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构激光功率为80～220W，扫描速度为600～2200mm/s。 [0024] 优选地，步骤三中所述内层仿松质骨多孔结构成形工艺参数：光斑直径为75～85μm，扫描间距为60～100μm，层厚为30～40μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65～75°； [0025] 所述外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构成形工艺参数：光斑直径为75～85μm，扫描间距为60～100μm，层厚为30～40μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65～75°。 [0026] 本发明的第二目的通过下述技术方案实现： [0027] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架，由上述4D打印制备方法制备得到。 [0028] 优选地，所述仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架包括内层仿松质骨多孔结构和外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构。 [0029] 本发明的第三目的通过下述技术方案实现： [0030] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架在骨植入件中的应用。 [0031] 具体地，所述骨植入件具体尺寸参数取决于骨骼部位，所述骨骼部位为肱骨、尺骨、桡骨、掌骨、指骨；股骨、胫骨、腓骨、跖骨、跗骨、趾骨、胸骨、肋骨或骨盆骨。 [0032] 相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果： [0033] 本发明所述仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法中，充分考虑骨支架的受力状态和功能需求，采用功能仿生方法设计了带有仿Haversian系统的骨支架多孔结构，并采用4D打印工艺制备了骨支架。该制备方法中设计的内层仿松质骨多孔结构既满足内层有良好的弹性和韧性，又利于细胞黏附导向细胞生长，维持血液供应；设计的外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构满足外层有良好的抗压和抗弯能力，Haversian系统更有利于血管和神经的长入，维持骨骼代谢与修复。本发明将切片后的文件导入4D打印增材制造系统；方便后续分别进行工艺参数的赋予。本发明制备的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架不仅具有良好的生物相容性，能够满足成骨细胞、血管、神经的长入功能，还具有良好的力学性能，能够避免应力屏蔽效应的同时具有一定的承载能力。附图说明 [0034] 图1为带有Haversian系统的骨骼结构示意图； [0035] 图2为仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架结构组成示意图； [0036] 图3为实施例1中仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维图； [0037] 图4为实施例1中Gyroid三周期极小曲面结构和八面体结构实物图； [0038] 图5为实施例1中Gyroid三周期极小曲面结构性能图； [0039] 图6为实施例1中八面体结构性能图； [0040] 图7为实施例3中仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维图； [0041] 图8为实施例5中仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维图； [0042] 图9为仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备过程的流程图； [0043] 图10为对比例1中无法成形的三周期极小曲面多孔结构； [0044] 图11为对比例2中八面体多孔结构性能图。具体实施方式 [0045] 下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细地描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明实例中所采用的材料均可以通过市售方式购买得到。 [0046] 实施例1 [0047] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0048] 步骤1：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架设计 [0049] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的八面体结构，单元尺寸为0.6mm，杆径为140μm，孔径为450μm，孔隙率为50％； [0050] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Gyroid三周期极小曲面结构，单元尺寸为0.6mm，曲面厚度为225μm，孔径为600μm，孔隙率为25％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为450μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为450μm。 [0051] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0052] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0053] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0054] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为90W，扫描速度为400mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为80W，扫描速度为600mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°，图3为本实施例中仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维图，图4为本实施例中Gyroid三周期极小曲面结构和八面体结构实物图，图5为本实施例中Gyroid三周期极小曲面结构图以及图6为本实施例中八面体结构性能图。 [0055] 实施例2 [0056] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0057] 步骤1：仿Haversian系统形状记忆合金骨支架设计 [0058] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的八面体结构，单元尺寸为0.6mm，杆径为140μm，孔径为450μm，孔隙率为50％； [0059] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Gyroid三周期极小曲面结构，单元尺寸为0.6mm，曲面厚度为225μm，孔径为600μm，孔隙率为25％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为250μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为250μm。 [0060] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0061] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0062] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0063] 将NiTi合金基板预热到210℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为200W，扫描速度为2000mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为220W，扫描速度为2200mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。 [0064] 实施例3 [0065] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0066] 步骤1：仿Haversian系统形状记忆合金骨支架设计 [0067] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的金刚石结构，单元尺寸为1.8mm，杆径为400μm，孔径为900μm，孔隙率为80％； [0068] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Lidinoid三周期极小曲面结构，单元尺寸为1.8mm，曲面厚度为200μm，孔径为600μm，孔隙率为25％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为450μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为450μm。 [0069] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0070] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0071] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0072] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为70W，扫描速度为600mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为90W，扫描速度为400mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°，图7为本实施例中仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维图。 [0073] 实施例4 [0074] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0075] 步骤1：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架设计 [0076] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的金刚石结构，单元尺寸为0.9mm，杆径为200μm，孔径为900μm，孔隙率为80％； [0077] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Lidinoid三周期极小曲面结构，单元尺寸为1mm，曲面厚度为100μm，孔径为600μm，孔隙率为25％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为300μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为300μm。 [0078] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0079] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0080] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0081] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为200W，扫描速度为2200mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为220W，扫描速度为2000mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。 [0082] 实施例5 [0083] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0084] 步骤1：仿Haversian系统形状记忆合金骨支架设计 [0085] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的体心立方结构，单元尺寸为0.9mm，杆径为200μm，孔径为500μm，孔隙率为85％； [0086] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Diamond三周期极小曲面结构，单元尺寸为1mm，曲面厚度为100μm，孔径为120μm，孔隙率为75％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为450μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为450μm。 [0087] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0088] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0089] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0090] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为130W，扫描速度为1400mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为160W，扫描速度为1200mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°，图8为本实施例中仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架三维图。 [0091] 实施例6 [0092] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0093] 步骤1：仿Haversian系统形状记忆合金骨支架设计 [0094] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的体心立方结构，单元尺寸为0.9mm，杆径为200μm，孔径为500μm，孔隙率为85％； [0095] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Diamond三周期极小曲面结构，单元尺寸为1mm，曲面厚度为100μm，孔径为120μm，孔隙率为75％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为80μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为80μm。 [0096] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0097] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0098] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0099] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为130W，扫描速度为1400mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为160W，扫描速度为1200mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。 [0100] 实施例7 [0101] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0102] 步骤1：仿Haversian系统形状记忆合金骨支架设计 [0103] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的体心立方结构，单元尺寸为0.9mm，杆径为200μm，孔径为500μm，孔隙率为85％； [0104] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Diamond三周期极小曲面结构，单元尺寸为1mm，曲面厚度为100μm，孔径为120μm，孔隙率为75％，在外层纵向设计12个呈同心圆排列的Haversian管直径为80μm，横向设计12个呈同心圆排列的Volkmann管直径为80μm。 [0105] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0106] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0107] 2)4D工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0108] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为130W，扫描速度为1400mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为160W，扫描速度为1200mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。 [0109] 对比例1 [0110] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0111] 步骤1：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架设计 [0112] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的八面体结构，单元尺寸为0.6mm，杆径为140μm，孔径为450μm，孔隙率为50％； [0113] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Gyroid三周期极小曲面结构，单元尺寸为0.6mm，曲面厚度为225μm，孔径为600μm，孔隙率为25％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为450μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为450μm。 [0114] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0115] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0116] 2)4D工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0117] 将NiTi合金基板预热到160℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为90W，扫描速度为400mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为70W，扫描速度为1500mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。 [0118] 对比例1中受基板预热温度以及激光功率和扫描速度工艺参数(低功率高扫描速度)共同影响导致用于仿皮质骨多孔结构的三周期极小曲面样品无法成形，见图10。 [0119] 对比例2 [0120] 一种仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架的4D打印制备方法，包括如下步骤，[0121] 步骤1：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架设计 [0122] 内层：仿松质骨多孔结构，单元类型为基于支杆的八面体结构，单元尺寸为0.6mm，杆径为140μm，孔径为450μm，孔隙率为50％； [0123] 外层：带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构，单元类型为Gyroid三周期极小曲面结构，单元尺寸为0.6mm，曲面厚度为225μm，孔径为600μm，孔隙率为25％，在外层纵向设计36个呈同心圆排列的Haversian管直径为450μm，横向设计36个呈同心圆排列的Volkmann管直径为450μm。 [0124] 步骤2：仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架制备 [0125] 1)将内层仿松质骨多孔结构、外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构的STL文件分别导入切片软件进行切片处理，将切片后的文件导入4D打印增材制造系统。 [0126] 2)4D打印工艺制备仿Haversian系统形状记忆合金骨支架 [0127] 将NiTi合金基板预热到190℃，将粒度大小为15～53μm的NiTi形状记忆合金粉末置于粉舱，4D打印成形舱氧含量控制为100ppm。内层仿松质骨多孔结构工艺参数：激光功率为230W，扫描速度为2300mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。外层带有Haversian系统的仿皮质骨多孔结构工艺参数：激光功率为80W，扫描速度为600mm/s，光斑直径为75μm，扫描间距为60μm，层厚为30μm，打印策略为每隔一层激光路径旋转65°。 [0128] 对比例2中受激光功率和扫描速度工艺参数(高功率高扫描速度)影响导致用于仿松质骨多孔结构的八面体多孔结构样品内部产生缺陷，在压缩实验过程中多孔结构发生局部失效，力学性能较差，见图11。 [0129] 通过比较实施例1至7以及对比例1至2可知，本发明采用中等激光功率和中等扫描速度制备的仿Haversian系统的形状记忆合金骨支架具有良好的可制备性，同时具有良好的生物相容性，能够满足成骨细胞、血管、神经的长入功能，还具有良好的力学性能，能够克服应力屏蔽效果，利于患者康复。 [0130] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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