对于肿瘤、创伤、疾病等原因造成的骨缺损或骨畸形患者，由于个体性差异 大、病患程度不一等原因，传统规范化的医疗植入物经常无法满足要求。因此， 本项目采用生物级聚醚醚酮（PEEK）材料作为原料，利用 3D 打印技术，快速定 制个性化、高性能的骨科植入物，从而满足患者切身需求。相较于传统金属植入 物材料而言，PEEK 作为一种半结晶高分子材料，具有质量轻，弹性模量接近原 骨，减磨耐磨，生物相容性优异和物化稳定性好等优点，成为目前生物假体植入 物的理想材料之一。然而，PEEK 材料是一种高熔点（343℃）、大冷却收缩率、 半结晶的热塑性材料，采用传统加工方法，具有材料利用率低、成本高、难以直 接成形复杂结构等问题。本项目团队研发了一种以控性冷沉积为核心技术的 3D 打印方法以及智能工艺，可以依据应用需求进行力学性能（如韧性、模量）的调 控，实现了高性能聚醚醚酮骨科植入物低成本、高精度的控形控性快速制造。相 关技术已经完成了世界首例 PEEK 肋骨临床应用，在国际、国内都处于领先地位。 

骨科医疗器械行业属于国家重点扶持的鼓励类行业，《医疗器械科技产业“十 二五”转向产业规划》等多项政策将骨修复材料、人工关节和脊柱等骨科植入物 列为国家重点开发产品。根据多个调查机构的报告显示，骨科植入物市场，尤其 是国内骨科植入物市场快速增长态势气势如虹，2015 年市场规模达 166 亿元人 民币，超过日本成为全球第二大骨科市场；2012-2015 年复合增长率达 18%，预 计到 2019 年市场规模将超过 300 亿元。可以说，骨科植入物市场，尤其是国内市场前景具有极大的发展潜力。而本项目所研发的 PEEK 个性化骨科植入物 3D 打印技术，是一种前沿的创新制造方法，将成为骨科植入物市场的新兴热门方向， 具有极大的市场前景。 

宏观建模、骨骼/假体装配、优化分析、假体微观建模五个功能模块，实现定制化 人工假体智能快速宏观外形设计、假体选型以及内部多孔结构设计。设计后的假 体拥有个性化的宏观几何形貌和个性化的内部多孔结构，可直接应用与 3D 打印 制造技术，该结构能够促进假体植入后骨长入能力，提高植入后远期假体稳定性。 内植物设计：提供面向常用内植物的关键几何参数设计方法，通过假体重要 特征参数的尺寸缩放，实现假体快速建模；提供内植物模型库，允许用户通过选 择不同型号的内植物进行服役性能分析，辅助术前选型规划；亦可通过 CT 图像 重建的方式设计完全定制化的内植物。

假体服役性能分析与优化设计：软件集成了有限元分析模块，针对假体植入 后服役性能进行生物力学分析开发了专用工具箱，简化传统假体有限元分析流程； 在力学分析与优化中，以内植物植入后强度、早期稳定性和远期稳定性为核心优 化准则，通过有限元方法对假体内部弹性模量进行优化，目的是提高假体的骨传 导能力，促进假体植入后骨长入。 假体多孔设计：根据力学优化分析结果中梯度模量分布或用户需求自定义， 通过对不同类型单元体进行阵列的方式，自动生成局部或整体多孔结构，便于 3D 打印个性化制造。

应用实例：人工髋关节股骨柄 软件可以应用于：人工假体快速敏捷设计平台，解决了医疗器械公司缺乏产品设 计依据和送检产品选型的难题；人工假体服役性能便捷评价平台，在兼顾假体常 规的安全性、稳定性、强度的基础上考虑了假体植入后骨长入性能的促进对假体 植入后远期稳定性的影响。为医疗器械公司和医生开发出更长寿命假体提供优化 平台。多孔假体模型的自动构建平台，模型可直接应用与 3D 打印制造系统，解 决了目前最为严峻的医疗器械公司和医生对可 3D 打印制造的个性化多孔模型的 需求。