基于3D打印技术的个性化脊柱侧弯矫形支具数字化设计
张玉芳1
关天民1
郭侨阁2
张玉芬3
郭艳利3
1.大连交通大学,辽宁省大连市,1160002.郑州市骨科医院影像科,河南省郑州市,4500003.鹤壁市人民医院,河南省鹤壁市,458000
摘要：背景:传统脊柱支具的设计制作具有贴合性差、加工周期长等缺点;采用计算机辅助设计及3D打印脊柱支具具有个性化、矫正位置准确、设计制作时间短等优势.目的:将计算机辅助工程、生物力学分析和熔融沉积建模技术相结合,提出一种3D打印制作脊柱支具的可行性方案.方法:构建1例完全基于人体解剖学特发性脊柱侧凸患者的有限元模型,基于患者体廓信息及三点受力原理,参数化设计支具模型且对其生物力学性能分析.患者对试验方案知情同意,且得到医院伦理委员会批准.对支具进行有限元结构的优化分析获得结构最佳支具模型,并利用3D打印技术将其打印,最后对患者进行穿戴满意度评价.结果 与结论:①对穿戴支具的生物力学性能进行有限元分析预测其矫正效果,对患者胸、腰侧弯位置分别施加10组不同大小的束紧力,患者胸腰椎侧弯最大矫正率达78％和82％;②设置10组优化参数,对支具进行拓扑优化分析,依据结果对支具进行适当的减材处理,再将模型传输到3D打印机快速打印支具;③患者穿戴支具的评价反馈结果显示,采用数字化设计的脊柱支具与患者贴合性较好,具有较高的矫正率;④提示所提出的利用3D打印制作脊柱支具的方案具有可行性,可为后续3D打印支具在临床中的大量应用提供参考.
关键词：脊柱侧凸支具3D打印拓扑优化青少年特发性脊柱侧凸熔融沉积建模技术计算机辅助工程个性化支其生物力学
分类号：R459.9(治疗学)R445(诊断学)R682.3(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 5824-5829 )
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