[发明专利]基于3D打印的外固定支架及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于3D打印的外固定支架及其制造方法。

背景技术

骨组织缺损是临床上比较常见的一种疾病，可由创伤、肿瘤、骨疾以及骨生长异常等原因造成。在治疗骨组织缺损后通常需要对受损的骨组织进行固定，以促进损伤部位愈合。目前，病患在脚踝与小腿骨损伤恢复过程中大多采用夹板和石膏来保护受损伤的部位。夹板虽然可以限制关节的运动，防止受伤部位进一步损伤或通过防止与损伤有关的运动而允许关节痊愈，但其需要利用带子以缠绕的方式将夹板固定至病人的身体上，操作繁琐，与受损伤部位不能完全贴合，且透气性差，在进行拆卸的时候还会存在造成损伤部位二次骨折或移位的可能。

石膏通常由灰浆或纤维玻璃制成，围绕受伤部位以保持骨折部位稳定进而促进骨损伤部位愈合。虽然石膏可以对受损伤的部位进行固定，但由于石膏不透气、不吸汗，长时间佩戴会造成皮肤溃烂；且石膏还存在制作繁琐、较笨重，也不能沾水的问题。

因此，确有必要提供一种基于3D打印的外固定支架及其制造方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印的外固定支架及其制造方法，通过本发明方法获得的外固定支架结构简单、穿戴拆卸方便、并可防止损伤部位发生二次骨折或移位。

为实现上述目的，本发明的基于3D打印的外固定支架的制造方法包括如下步骤：采用扫描设备对待扫描部位进行扫描获得含待扫描部位的原始数据，所述待扫描部位为患者骨损伤部位；根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息，所述感兴趣区域为患者骨损伤部位的表面皮肤；根据感兴趣区域的数据信息重构获得感兴趣区域的三维模型；根据感兴趣区域的三维模型设计生成外固定支架模型；通过快速成型技术将外固定支架模型进行实体打印获得基于3D打印的外固定支架。

进一步地，所述根据感兴趣区域的三维模型设计生成外固定支架模型的过程包括如下步骤：对感兴趣区域的三维模型进行表面优化处理获得处理后的三维模型；对处理后的三维模型进行表面增厚处理获得增厚的三维模型；对增厚的三维模型进行分割获得两个分割模型；选取两分割模型的表面作为曲面分别进行增厚处理获得第一片体模型雏形与第二片体模型雏形；在第一片体模型雏形与第二片体模型雏形上设计相互配合的限位结构以获得第一片体模型与第二片体模型；分别在第一片体模型与第二片体模型上设计多个镂空区域以获得外固定支架模型。

进一步地，所述表面优化处理为拉普拉斯光顺或曲率光顺或HC拉普拉斯光顺或Taubin光顺或Windowssinc光顺。

进一步地，所述第一片体模型的厚度与第二片体模型的厚度一致，所述第一片体模型与第二片体模型均是通过选取分割模型的表面作为曲面并使该曲面与对应的分割模型的表面间隔一定距离后增厚处理获得的。

进一步地，所述第一片体模型与第二片体模型上设计的镂空区域是分别根据第一片体模型雏形、第二片体模型雏形的表面积大小来设计的。

进一步地，所述基于3D打印的外固定支架是通过3D打印技术对外固定支架模型进行实体打印获得的。

进一步地，所述外固定支架模型包括第一片体模型与第二片体模型，所述限位结构包括设于第一片体模型上的插接部模型以及设于第二片体模型上的凸台模型。

进一步地，所述获得基于3D打印的外固定支架的过程包括如下步骤：分别通过3D打印技术将第一片体模型、第二片体模型进行实体打印以获得第一片体与第二片体；通过束缚带将第一片体与第二片体固定在一起以构成基于3D打印的外固定支架。

进一步地，所述感兴趣区域的数据信息为STL格式的数据。

进一步地，所述扫描设备为CT扫描设备，所述含待扫描部位的原始数据为DICOM格式的数据，所述感兴趣区域的三维模型是根据感兴趣区域的数据信息逆向重构获得的。

进一步地，所述根据含待扫描部位的原始数据获得感兴趣区域的数据信息包括如下步骤：根据含待扫描部位的原始数据重建获得含待扫描部位的CT图像；从含待扫描部位的CT图像中提取感兴趣区域的CT图像；根据感兴趣区域的CT图像获得感兴趣区域的数据信息。

进一步地，所述扫描设备为3D扫描仪，所述含待扫描部位的原始数据为STL格式的数据，所述感兴趣区域的三维模型是根据感兴趣区域的数据信息正向重构获得的。

本发明还提供一种依照上述方法制造的基于3D打印的外固定支架。