3D打印个性化康复矫形器的设计制作

• 作者: 廖政文 张国栋 林晖 莫诒向 黄国志 黄文华
• 来源期刊: 中国医学物理学杂志
• 关键词: 3D打印 康复矫形器 数字化设计 个性化
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 所属期刊栏目: 生物力学与材料
• 页码范围: 470-477
• 页数: 8页
• 分类号: R312|R197.39
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1005-202X.2018.04.019

摘要

目的:基于3D打印技术个性化康复矫形器的数字化设计制作研究,提出一种3D打印制作康复矫形器的可行性方案.方法:(1)用MRI的T1-mDIXON-W扫描模式扫描上肢,采集上肢肘以下前臂部分DICOM格式影像数据刻录成光盘,将光盘的数据导入Mimics软件重建出皮肤轮廓模型并导出STL格式文件,将STL格式文件导入Geomagic studio软件进行表面优化、网格划分、精确曲面等操作实体模型后保存为STP格式文件,将STP格式模型文件导入到Abaqus软件进行有限元结构的优化分析,设置10组不同的优化数值(5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%)分别进行拓扑优化,从而找到合适的优化数值,实现模型结构的优化,根据优化结果图和应力云图,指导模型的挖孔设计,设计好矫形器的模型,最后用尼龙材料通过3D打印机打印出来;(2)通过30个志愿者[男15人,女15人,年龄(24.26±2.38)岁,体质量(59.67±10.63)kg)]佩戴该方案设计制作的3D打印个性化矫形器和传统方法手工制作的矫形器,填写魁北克辅助科技满意度评估调查表,将表格数据用SPSS 19.0软件进行统计学分析.结果:(1)通过有限元拓扑优化分析,经过多次尝试,发现优化的体积参数设置在10%~20%之间,模型的生物力学性能影响较小,对照有限元优化结果指导模型的挖孔设计;(2)分析30个志愿者填写的魁北克辅助科技使用者满意度评估量表,可见矫形器使用的舒适度、矫形器使用的简易度、矫形器的性价比、矫形器的重量、外表美观性、矫形器的透气性均呈现出显著性(P<0.05),意味着矫形器这6项指标有着统计意义上的差异,得出3D打印的矫形器在透气性和重量等方面优于传统矫形器.结论:本研究开发的3D打印康复矫形器的设计制作方案是可用的,能够为将来3D打印康复矫形器的大量临床应用提供参考.