基于3D打印技术的个性化脊柱侧弯矫形支具数字化设计

• 作者: 关天民 张玉芬 张玉芳 郭侨阁 郭艳利
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 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
• 年，卷（期）: 2019,（36）
• 所属期刊栏目: 脊柱植入物
• 页码范围: 5824-5829
• 页数: 6页
• 分类号: R459.9|R445|R682.3
• 字数: 7080字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.1994

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	关天民		80	342	8.0	14.0
2	张玉芳		3	11	3.0	3.0
3	郭艳利		2	7	2.0	2.0
4	张玉芬		2	7	2.0	2.0
5	郭侨阁	郑州市骨科医院影像科	7	13	3.0	3.0