基于3d打印的外固定支架及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于3D打印的外固定支架及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]骨組織缺損是臨床上比較常見的一種疾病，可由創(chuàng)傷、腫瘤、骨疾以及骨生長異常等原因造成。在治療骨組織缺損后通常需要對受損的骨組織進行固定，以促進損傷部位愈合。目前，病患在腳踝與小腿骨損傷恢復(fù)過程中大多采用夾板和石膏來保護受損傷的部位。夾板雖然可以限制關(guān)節(jié)的運動，防止受傷部位進一步損傷或通過防止與損傷有關(guān)的運動而允許關(guān)節(jié)痊愈，但其需要利用帶子以纏繞的方式將夾板固定至病人的身體上，操作繁瑣，與受損傷部位不能完全貼合，且透氣性差，在進行拆卸的時候還會存在造成損傷部位二次骨折或移位的可能。
[0003]石膏通常由灰漿或纖維玻璃制成，圍繞受傷部位以保持骨折部位穩(wěn)定進而促進骨損傷部位愈合。雖然石膏可以對受損傷的部位進行固定，但由于石膏不透氣、不吸汗，長時間佩戴會造成皮膚潰爛;且石膏還存在制作繁瑣、較笨重，也不能沾水的問題。
[0004]因此，確有必要提供一種基于3D打印的外固定支架及其制造方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于3D打印的外固定支架及其制造方法，通過本發(fā)明方法獲得的外固定支架結(jié)構(gòu)簡單、穿戴拆卸方便、并可防止損傷部位發(fā)生二次骨折或移位。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于3D打印的外固定支架的制造方法包括如下步驟:采用掃描設(shè)備對待掃描部位進行掃描獲得含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)，所述待掃描部位為患者骨損傷部位;根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，所述感興趣區(qū)域為患者骨損傷部位的表面皮膚;根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息重構(gòu)獲得感興趣區(qū)域的三維模型;根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成外固定支架模型;通過快速成型技術(shù)將外固定支架模型進行實體打印獲得基于3D打印的外固定支架。
[0007]進一步地，所述根據(jù)感興趣區(qū)域的三維模型設(shè)計生成外固定支架模型的過程包括如下步驟:對感興趣區(qū)域的三維模型進行表面優(yōu)化處理獲得處理后的三維模型；對處理后的三維模型進行表面增厚處理獲得增厚的三維模型;對增厚的三維模型進行分割獲得兩個分割模型;選取兩分割模型的表面作為曲面分別進行增厚處理獲得第一片體模型雛形與第二片體模型雛形;在第一片體模型雛形與第二片體模型雛形上設(shè)計相互配合的限位結(jié)構(gòu)以獲得第一片體模型與第二片體模型;分別在第一片體模型與第二片體模型上設(shè)計多個鏤空區(qū)域以獲得外固定支架模型。
[0008]進一步地，所述表面優(yōu)化處理為拉普拉斯光順或曲率光順或HC拉普拉斯光順或Taubin光順或Windows sine光順。
[0009]進一步地，所述第一片體模型的厚度與第二片體模型的厚度一致，所述第一片體模型與第二片體模型均是通過選取分割模型的表面作為曲面并使該曲面與對應(yīng)的分割模型的表面間隔一定距離后增厚處理獲得的。
[0010]進一步地，所述第一片體模型與第二片體模型上設(shè)計的鏤空區(qū)域是分別根據(jù)第一片體模型雛形、第二片體模型雛形的表面積大小來設(shè)計的。
[0011]進一步地，所述基于3D打印的外固定支架是通過3D打印技術(shù)對外固定支架模型進行實體打印獲得的。
[0012]進一步地，所述外固定支架模型包括第一片體模型與第二片體模型，所述限位結(jié)構(gòu)包括設(shè)于第一片體模型上的插接部模型以及設(shè)于第二片體模型上的凸臺模型。
[0013]進一步地，所述獲得基于3D打印的外固定支架的過程包括如下步驟:分別通過3D打印技術(shù)將第一片體模型、第二片體模型進行實體打印以獲得第一片體與第二片體;通過束縛帶將第一片體與第二片體固定在一起以構(gòu)成基于3D打印的外固定支架。
[0014]進一步地，所述感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息為STL格式的數(shù)據(jù)。
[0015]進一步地，所述掃描設(shè)備為CT掃描設(shè)備，所述含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)為DIC0M格式的數(shù)據(jù)，所述感興趣區(qū)域的三維模型是根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息逆向重構(gòu)獲得的。
[0016]進一步地，所述根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息包括如下步驟:根據(jù)含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)重建獲得含待掃描部位的CT圖像;從含待掃描部位的CT圖像中提取感興趣區(qū)域的CT圖像;根據(jù)感興趣區(qū)域的CT圖像獲得感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息。
[0017]進一步地，所述掃描設(shè)備為3D掃描儀，所述含待掃描部位的原始數(shù)據(jù)為STL格式的數(shù)據(jù)，所述感興趣區(qū)域的三維模型是根據(jù)感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)信息正向重構(gòu)獲得的。
[00? 8]本發(fā)明還提供一種依照上述方法制造的基于3D打印的外固定支架。
[0019]進一步地，所述基于3D打印的外固定支架包括第一片體、與第一片體配合的第二片體以及將第一片體與第二片體固定在一起的束縛帶。
[0020]進一步地，所述第一片體的相對兩側(cè)延伸設(shè)有多個插接部，所述第二片體上設(shè)有與第一片體的插接部相對應(yīng)的凸臺，所述凸臺具有供第一片體的插接部穿過的插接槽。
[0021]進一步地，所述第一片體上還設(shè)有多個呈不規(guī)則狀分布的通孔，所述第二片體上還設(shè)有多個呈不規(guī)則狀分布的穿孔。
[0022]進一步地，所述基于3D打印的外固定支架還具有由第一片體與第二片體圍設(shè)形成的收容空間。
[0023]進一步地，所述基于3D打印的外固定支架呈兩端開口的管狀設(shè)置，所述第一片體與第二片體均呈弧片狀設(shè)置。
[0024]進一步地，所述束縛帶包括帶體以及與帶體一端固定連接的扣環(huán)，所述扣環(huán)上設(shè)有一開口。
[0025]進一步地，所述帶體上設(shè)有粘貼部以及位于粘貼部旁側(cè)的魔術(shù)貼，所述魔術(shù)貼與扣環(huán)分別設(shè)于帶體的相對兩端。
[0026]進一步地，所述外固定支架通過所述束縛帶的帶體的魔術(shù)貼依次穿過第二片體的插接槽、扣環(huán)的開口后與粘貼部貼合以將第一片體與第二片體固定在一起。
[0027]本發(fā)明的基于3D打印的外固定支架是根據(jù)患者骨損傷部位的表面皮膚設(shè)計生成并通過3D打印技術(shù)制成的，可以與患者骨損傷部位實現(xiàn)良好的貼合，并且該外固定支架的第一片體與第二片體通過設(shè)于第一片體上的插接部與設(shè)于第二片體上的插接槽的配合以實現(xiàn)第一片體與第二片體之間的定位，且在上下、左右方向兩個維度上限制第一片體與第二片體之間的相對運動，同時通過束縛帶纏繞于第一片體與第二片體的外表面以將第一片體與第二片體固定在一起，以在前后方向上限制第一片體與第二片體之間的相對運動，從而使外固定支架實現(xiàn)對患者骨損傷部位的固定。另外，本發(fā)明的第一片體與第二片體通過束縛帶的魔術(shù)貼與粘貼部的粘貼以將第一片體與第二片體固定在一起，在拆卸第一片體與第二片體時僅需拆開束縛帶將第一片體自第二片體上取下即可完成拆卸，裝拆均方便，可防止外固定支架在拆卸過程中對骨損傷部位造成二次骨折或移位。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明基于3D打印的外固定支架的制造方法流程示意圖。
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