3D打印个性化康复矫形器的设计制作

作     者：廖政文 莫诒向 张国栋 林晖 黄国志 黄文华 LIAO Zhengwen;MO Yixiang;ZHANG Guodong;LIN Hui;HUANG Guozhi;HUANG Wenhua

作者机构：广西医科大学基础医学院广西南宁530021 南方医科大学基础医学院广东广州510515 南方医科大学附属珠江医院康复医学科广东广州510280 广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心广东广州510515 

基　　金：国家自然科学基金(61427807) 广东省科技计划项目(2016B090917001 2015B010125005) 中国南方智谷引进创新团队项目(2015CXTD05) 

出 版 物：《中国医学物理学杂志》 (Chinese Journal of Medical Physics)

年 卷 期：2018年第35卷第4期

页      码：470-477页

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。

主 题 词：3D打印 康复矫形器 数字化设计 个性化 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 1001[医学-基础医学] 08[工学] 10[医学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1005-202X.2018.04.019

馆 藏 号：203289038...