CN105342741A

CN105342741A - 骨修复固定装置及其制备方法

Info

Publication number: CN105342741A
Application number: CN201510652141.6A
Authority: CN
Inventors: 刘非
Original assignee: Shanghai Xin Jian Medical Skill Co Ltd
Current assignee: Shanghai Xin Jian Medical Skill Co Ltd
Priority date: 2015-10-10
Filing date: 2015-10-10
Publication date: 2016-02-24

Abstract

本发明提供一种骨修复固定装置及其制备方法。该方法包括如下步骤：对待扫描部位进行三维扫描获得待扫描部位的三维数据；根据获得的三维数据重构待扫描部位的三维模型；对三维模型进行表面优化处理获得修正的三维模型；对修正的三维模型进行分割获得分割后的模型；利用计算机软件根据分割后的模型生成骨修复固定装置模型；根据骨修复固定装置模型利用3D打印技术打印出骨修复固定装置。该骨修复固定装置包括第一固定体与第二固定体，所述第一固定体与第二固定体分别设有相互配合的卡扣与凸台。本方法操作简单，可避免在制作石膏模型时对骨损伤部位造成二次伤害。依该方法获得的骨修复固定装置结构简单、轻便、穿戴拆卸方便。

Description

骨修复固定装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种骨修复固定装置及其制备方法。

技术背景

骨修复固定装置是一种体外器具，一般装配于人体的四肢、躯干等部位，用于预防或矫正四肢或躯干畸形，也用于治疗骨关节疾病，还可在术后修复中用于促进骨关节愈合。骨修复固定装置根据安装部位不同，可分为上肢固定器、下肢固定器、脊柱固定器以及颈椎固定器。在使用过程中骨修复固定装置主要有如下作用：1)稳定和支撑：通过限制肢体或躯干等病变部位的异常运动来保持关节的稳定性，恢复关节承重或运动的能力；2)固定与矫正：对已经出现畸形的肢体或躯干，通过固定病变部位来矫正畸形或防止畸形进一步恶化；3)保护与免负荷：通过固定病变的肢体或关节，限制异常活动，保持肢体、关节的正常对线关系，对下肢承重关节可以减轻或免除长轴承重。

石膏因其取材容易、价格低廉并且具有良好的可塑性和足够的强度而被广泛用于病人术后修复愈合过程中用来固定损伤骨折。采用石膏方式固定骨折的骨修复固定装置如中国实用新型专利公告第203763324号专利所揭示，其包括呈管状设置的石膏以及贴合于石膏内周面的棉纸。在使用时，石膏套设于病人的骨折部位，对骨折部位进行固定，使骨折不再发生移位，进而促进骨折愈合。虽然该骨折修复装置实现了对骨折部位的固定，但石膏不透气、棉纸不能吸汗，使得病人皮肤极易滋生细菌，进而造成病人皮肤溃烂。另外，石膏还存在固定时操作繁琐、费时费力，并且无法调节松紧度，也不能沾水的缺点。若长时间固定还会引发一些并发症，如骨筋膜室综合症、压疮、废用性骨质疏松、关节僵硬等。此外，在胸部以及上腹部采用石膏背心固定后，若固定过紧，会限制胃和胸部的扩张，导致病人出现胸闷、呼吸困难、腹痛、呕吐等症状。

因此，确有必要提供一种骨修复固定装置及其制备方法，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透气轻便、制作简单、穿戴拆卸方便的骨修复固定装置及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的骨修复固定装置的制备方法，包括如下步骤：对待扫描部位进行三维扫描获得待扫描部位的三维数据；根据获得的三维数据重构待扫描部位的三维模型；对三维模型进行表面优化处理获得修正的三维模型；对修正的三维模型进行分割获得分割后的模型；利用计算机软件根据分割后的模型生成骨修复固定装置模型；基于骨修复固定装置模型利用3D打印技术打印出骨修复固定装置。

进一步地，所述对待扫描部位进行三维扫描是采用3D扫描仪对待扫描部位进行扫描的。

进一步地，所述方法还包括步骤：从待扫描部位的三维数据中提取待扫描部位的外表面数据。

进一步地，所述待扫描部位的三维模型是根据待扫描部位的外表面数据重构的。

进一步地，所述方法还包括步骤：对分割后的模型进行增厚处理获得增厚的模型，所述骨修复固定装置模型是根据增厚的模型获得的。

进一步地，所述方法还包括步骤：对修正后的模型进行增厚处理获得增厚模型，所述分割后的模型是根据增厚模型分割获得的。

进一步地，所述增厚处理为单边增厚3~5mm。

进一步地，所述分割后的模型是以STL格式保存的，所述分割后的模型之间设有相互配合的卡扣组件。

进一步地，所述骨修复固定装置是采用聚乳酸材料3D打印生成的。

进一步地，所述骨修复固定装置是采用ABS材料3D打印生成的。

本发明还提供一种通过上述方法制备的骨修复固定装置，其包括两端开口并具有收容腔的本体，所述本体包括第一固定体以及与第一固定体配合的第二固定体，所述第一固定体与第二固定体上分别设有相互配合的卡扣与凸台。

进一步地，所述卡扣末端设有卡勾，所述卡勾与凸台卡接。

进一步地，所述卡扣设于第一固定体上，所述凸台设于第二固定体上。

进一步地，所述卡扣是由第一固定体的相对两侧侧向延伸设置的，所述凸台设于第二固定体的相对两侧。

进一步地，所述第二固定体上设有收容第一固定体的卡扣的扣持槽，所述凸台是由第二固定***于扣持槽内的部位凸伸设置的。

进一步地，所述卡扣包括设于第一固定体上的第一卡扣与设于第二固定体上的第二卡扣，所述凸台包括设于第一固定体上的第一凸台以及设于第二固定体上的第二凸台，所述第一卡扣与第二凸台卡接，所述第二卡扣与第二凸台卡接。

进一步地，所述第一固定体上还设有收容第二固定体的第二卡扣的第一扣持槽，所述第二固定体上设有收容第一固定体的第一卡扣的第二扣持槽。

进一步地，所述第一扣持槽是由第一固定体的外表面向下凹陷形成的，所述第二扣持槽是由第二固定体的外表面向下凹陷形成的，所述第一凸台是由第一固定***于第一扣持槽内的部位凸伸设置的，所述第二凸台是由第二固定***于第二扣持槽内的部位凸伸设置的。

进一步地，所述第一卡扣与第一扣持槽位于第一固定体的相对两侧，所述第二卡扣与第二扣持槽位于第二固定体的相对两侧。

进一步地，所述第一固定体与第二固定体均呈弧状设置，所述卡扣是由第一固定体的中部凸伸设置的，所述扣持槽是由第二固定体的外表面凹陷设置的。

采用本发明的方法制备骨修复固定装置，操作简单，相较于传统的石膏生成的固定装置而言，无需在患者待扫描部位进行印模，避免了对患者造成二次伤害，且制备出来的骨修复固定装置轻便透气，穿戴拆卸也更加方便。

附图说明

图1为本发明骨修复固定装置的制备方法流程图。

图2为根据本发明方法制备的第一骨修复固定装置的立体组合图。

图3为图2所示的第一骨修复固定装置的另一视角立体组合图。

图4为图2所示的第一骨修复固定装置立体分解图。

图5为图4所述的第一骨修复固定装置的第一固定体的立体图。

图6为图4所示的第一骨修复固定装置的第二固定体的立体图。

图7为图5中圆圈A部分的放大图。

图8为图6中圆圈B部分的放大图。

图9为根据本发明方法制备的第二骨修复固定装置的立体组合图。

图10为图9所示的第二骨修复固定装置的另一视角立体组合图。

图11为图9所示的第二骨修复固定装置的立体分解图。

图12为图9所示的第二骨修复固定装置的第一固定体的立体图。

图13为图12中圆圈C部分的放大图。

图14为图12中圆圈D部分的放大图。

图15为图10所示的第二骨修复固定装置的第二固定体的立体图。

图16为图15中圆圈E部分的放大图。

图17为图15所示的第二骨修复固定装置的第二固定体的另一视角立体图。

图18为图17中圆圈F部分的放大图。

图19为根据本发明方法制备的第三骨修复固定装置的立体组合图。

图20为图19所示的第三骨修复固定装置的另一视角立体组合图。

图21为图19所示的第三骨修复固定装置的立体分解图。

图22为图19所示的第三骨修复固定装置的第一固定体的立体图。

图23为图19所示的第三骨修复固定装置的第二固定体的立体图。

图24为图22中圆圈G部分的放大图。

图25为图23中圆圈H部分的放大图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

图1为本发明骨修复固定装置的备方法的流程图。本发明的方法具体包括如下步骤：

S1、对待扫描部位进行三维扫描获得待扫描部位的三维数据；

S2、从待扫描部位的三维数据中提取待扫描部位的外表面数据；

S3、根据提取的外表面数据重构待扫描部位的三维模型；

S4、对三维模型进行表面优化处理获得修正的三维模型；

S5、对修正的三维模型进行分割获得分割后的模型；

S6、对分割后的模型进行增厚处理获得增厚模型；

S7、利用计算机软件根据增厚模型生成骨修复固定装置模型；

S8、基于骨修复固定装置模型利用3D打印技术打印出骨修复固定装置。

步骤S1中，所述对待扫描部位进行三维扫描是采用3D扫描仪对待扫描部位进行扫描的。所述待扫描部位为骨损伤部位。

步骤S5中，所述分割后的模型是以STL格式保存的，所述分割后的模型之间设有相互配合的卡扣组件。所述卡扣组件具体为设于其中一模型上的卡扣以及设于另一模型上的扣持槽。所述扣持槽内具有供卡扣卡接的凸台。

步骤S6中，所述增厚处理为单边增厚3~5mm。所述分割后的模型包括第一分割模型与第二分割模型。所述增厚模型包括与第一分割模型对应的第一增厚模型以及与第二分割模型对应的第二增厚模型。

所述卡扣设于第一增厚模型上，所述扣持槽设于第二增厚模型上。所述第二增厚模型上设有位于扣持槽内的凸台，所述卡扣与凸台卡扣，用于将两增厚模型组设在一起。

所述骨修复固定装置是采用聚乳酸材料或ABS材料3D打印生成的。所述打印骨修复固定装置的3D打印机为熔融沉积型(FDM)打印机。

所述骨修复固定装置也可以是采用光敏树脂3D打印生成的。所述打印骨修复固定装置的3D打印机为激光立体固化型(SLA)打印机。

所述骨修复固定装置还可以是通过激光烧结型(SLS)打印机制成的。

通过本发明的方法制备骨修复固定装置，操作简单，无需对待扫描部位进行石膏印模，避免了因石膏印模而导致二次损伤骨折部位。本发明的三维模型是基于提取的待扫描部位的外表面数据重构的，使得根据骨修复固定模型制成的骨修复固定装置可以很好地与待扫描部位贴合，可使病患穿戴舒适，且提高了骨修复固定装置的制造精度。另外，制成骨修复固定装置的骨修复固定装置模型进行了3~5mm的增厚处理，使得生成的骨修复固定装置具有一定的厚度，保证了骨修复固定装置的强度，从而能更好地对待扫描部位进行固定。

所述骨修复固定装置也可以采用其他方式加工成型，比如五轴机床加工等。

利用本发明的方法制成的骨修复固定装置轻便，且通过卡扣方式将各部分卡接在一起，可方便穿戴与拆卸，防止在拆装的时候对待扫描部位造成损伤。

本发明制备骨修复固定装置的方法中的增厚处理还可以在分割之前完成，具体地：对S4步骤获得的修正模型进行增厚处理获得增厚处模型，所述分割后的模型是通过对增厚模型进行分割获得的。

图2至图8为根据本发明的方法制成的用于修复手臂骨损伤的第一骨修复固定装置100。图9至图18为根据本发明方法制成的用于修复踝骨损伤的第二骨修复固定装置200。图19至图25所示为根据本发明方法制成的用于修复颈椎损伤的第三骨修复固定装置300。

请重点参阅图2至图8所示，所述第一骨修复固定装置100卡扣于病患的手臂上用于固定手臂骨损伤部位，其包括两端开口(未标号)并大致呈管状设置的本体1。所述本体1具有一收容腔10，用于供病患的手臂穿过并收容手臂相应部位。所述本体1上设有呈周向分布的孔11，用于透气，可防止手臂骨折部位因长期固定不透气导致皮肤溃烂。所述本体1是由ABS材料或聚乳酸(PLA)材料通过熔融沉积型(FDM)打印机制成的。所述本体1包括呈弧状设置的第一固定体12以及与第一固定体12配合的第二固定体13。所述收容腔10是由第一固定体12与第二固定体13围设形成的。所述第一固定体12与第二固定体13大致呈扁平的弧片状设置。所述第一固定体12与第二固定体13均具有相对设置的前端部120、130与后端部121、131。

所述收容腔10包括第一收容空间101以及与第一收容空间101连通的第二收容空间102。所述第一收容空间101是由第一固定体12的前端部120与第二固定体13的前端部130围设形成，用于收容手掌。所述第二收容空间102是由第一固定体12的后端部121与第二固定体13的后端部131围设形成，用于收容手臂。所述第一固定体12的前端部120与第二固定体13的前端部130构成本体1的前端。所述第一固定体12的后端部121与第二固定体13的后端部131构成本体1的后端。

所述第一固定体12的前端部120分叉设有拇指固定部122，用于收容大拇指。所述第二固定体13的后端部131具有向上鼓起形成的突起132，用于包覆腕关节。所述第一固定体12的相对两侧分别沿其所在弧面的切线方向延伸设有卡扣123。所述卡扣123设于第一固定体12的后端部121上，其末端设有卡勾124。所述第二固定体13的外表面凹陷设有与第一固定体12的卡扣123对应的扣持槽133。所述第二固定体13具有凸伸于扣持槽133内的凸台134，可供第一固定体12的卡勾124卡扣，以将第一固定体12与第二固定体13组设于一起。所述孔11呈不规则状设于第一固定体12与第二固定体13上。所述扣持槽133是由第二固定体13的后端部131外表面向内凹陷形成的。所述凸台134是由第二固定体13位于扣持槽133内的部位沿其所在弧面的径向方向凸伸设置的。

本发明的第一骨修复固定装置100通过第一固定体12的卡扣123的卡勾124卡扣于第二固定体13的扣持槽133内的凸台134上，用于将第一固定体12与第二固定体13组设在一起，进而将第一骨修复固定装置100组设于手臂上，从而实现对手臂的固定，促进骨损伤部位的愈合，结构简单，操作方便，可避免穿戴骨修复固定装置时对骨损伤部位造成二次伤害。本发明的第一骨修复固定装置100由ABS材料或PLA材料制成的，轻便灵巧。本发明的第一骨修复固定装置100的本体1上设有呈周向分布的孔11，便于透气，可防止第一骨修复固定装置100在长时间固定于手臂上时因不透气造成皮肤溃烂。

请重点参阅图9至图18所示，本发明的第二骨修复固定装置200用于修复踝骨损伤，其包括由两弧片体围设构成的本体2。本体2大致呈“L”型管状设置，其包括相互配合的第一固定体21与第二固定体22。所述第一固定体21与第二固定体22均大致呈“L”型的弧片状构造，两者围设形成一收容腔20。在将第二骨修复固定装置200组设于踝骨损伤部位时，第一固定体21与第二固定体22是从踝骨两侧包覆踝骨并相互配合，用于将第二骨修复固定装置200组设于患者腿部的。所述第一固定体21组设于患者脚踝上后位于脚踝的左侧，所述第二固定体22在组设于患者脚踝上后位于脚踝的右侧。

所述收容腔20包括由本体2的上端围设形成的第一收容空间201以及由本体2的下端围设形成的第二收容空间202。所述第一收容空间201是由第一固定体21的上端部210与第二固定体22的上端部220围设形成，用于收容患者的腿部。所述第二收容空间202是由第一固定体21的下端部211与第二固定体22的下端部221围设形成，用于收容患者脚。

所述第一固定体21的相对两侧分别延伸设有第一卡扣212与第一扣持槽213。所述第一卡扣212末端设有第一卡勾214。所述第一固定体21还具有位于第一扣持槽213内的第一凸台215。所述第一凸台215是由第一固定体21位于第一扣持槽213内的部位凸伸设置的。所述第二固定体22上设有与第一固定体21的第一卡扣212对应的第二扣持槽222。所述第二固定体22具有朝第二扣持槽222内凸伸设置的第二凸台223，可与第一固定体21的第一卡扣212配合。所述第二固定体22上还设有与第一固定体21的第一扣持槽213内的凸台215配合的第二卡扣224。所述第二卡扣224末端弯折设有第二卡勾225，可与第一固定体21的第一凸台215卡扣，用于将第一固定体21与第二固定体22组设于一起。所述第一卡扣212是由第一固定体21的一侧沿其所在弧面的切线方向延伸设置的。所述第一扣持槽213是由第一固定体21的另一侧的外表面凹陷形成的。所述第二卡扣224与第二扣持槽222分别设于第二固定体22的相对两侧。所述第二卡扣224是由第二固定体22的一侧侧向延伸设置的。所述第二扣持槽222是由第二固定体22的外表面凹陷形成的。

所述本体2呈两端开口(未标号)的弯管状设置，其上具有沿周向分布的孔23，用于在骨修复固定装置200组设于患者脚踝上时透气，防止密封不透气造成脚踝皮肤疾病。所述第一固定体21与第二固定体22大致呈对称状设置。

本发明的第二骨修复固定装置200通过本体2的第一固定体21的第一卡扣212的第一卡勾214与第二固定体22的第二凸台223卡接以及第一固定体21的第一凸台215与第二固定架22的第二卡扣224的第二卡勾225卡接以将第一固定体21与第二固定体22组设于一起，进而可方便将第二骨修复固定装置200组设于患者的脚踝上，实现对脚踝的固定，结构简单，穿戴与拆卸方便，并且可避免石膏固定脚踝导致的对脚踝的二次伤害。

本发明的第二骨修复固定装置200还可以有如下变化例：在第一固定体21的相对两侧设卡扣、在第二固定体22的相对两侧设与第一固定体21的卡扣配合的扣持槽以将第一固定体21与第二固定体22组设于一起。

图19至图25所示为本发明方法制备的第三骨修复固定装置300，用于修复颈椎骨损伤，其包括两弧状设置的第一固定体31与第二固定体32。第一固定体31与第二固定体32围设形成收容患者颈部的收容腔30。所述第一固定体31相对两侧分别侧向延伸设有卡扣310。所述卡扣310末端设有卡勾311。所述第二固定体32的相对两侧的外表面分别凹陷设有收容第一固定体31的卡扣310的扣持槽320。所述第二固定体32还具有朝扣持槽320内凸伸设置的凸台321。所述第一固定体31的卡勾311可与第二固定体32的凸台321卡接，用于将第一固定体31与第二固定体32组设在一起。所述第一固定体31与第二固定体32上分别设有沿周向分布的孔33，用于透气。所述第一固定体31与第二固定体32从患者颈部前后方向组设于患者颈部上。所述第一固定体31与第二固定体32构成第三骨修复固定装置300的本体。

本发明的第三骨修复固定装置300通过第一固定体31的卡勾311与第二固定体32的凸台321卡接，用于将第一固定体31与第二固定体32组设于患者颈部上，实现对患者颈部的固定，结构简单，操作方便。在需要将骨修复固定装置300从患者颈部拆卸下来时，仅需打开沿第一固定体31与第二固定体32前后施力使第一固定体31的卡扣311与第二固定体32的凸台321分离，即可实现骨修复固定装置300与颈部的分离。另外，骨修复固定装置300上设置的孔33可以使颈部皮肤与外界接触透气，防止长期穿戴而造成颈部皮肤疾病。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围，即凡是依本发明的权利要求书及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种骨修复固定装置的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

对待扫描部位进行三维扫描获得待扫描部位的三维数据；

根据获得的三维数据重构待扫描部位的三维模型；

对三维模型进行表面优化处理获得修正的三维模型；

对修正的三维模型进行分割获得分割后的模型；

利用计算机软件根据分割后的模型生成骨修复固定装置模型；

基于骨修复固定装置模型利用3D打印技术打印出骨修复固定装置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述对待扫描部位进行三维扫描是采用3D扫描仪对待扫描部位进行扫描的。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括步骤：从待扫描部位的三维数据中提取待扫描部位的外表面数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述待扫描部位的三维模型是根据待扫描部位的外表面数据重构的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括步骤：对分割后的模型进行增厚处理获得增厚的模型，所述骨修复固定装置模型是根据增厚的模型获得的。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括步骤：对修正后的模型进行增厚处理获得增厚模型，所述分割后的模型是根据增厚模型分割获得的。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述增厚处理为单边增厚3~5mm。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于：所述分割后的模型是以STL格式保存的，所述分割后的模型之间设有相互配合的卡扣组件。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述骨修复固定装置是采用聚乳酸材料3D打印生成的。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述骨修复固定装置是采用ABS材料3D打印生成的。

11.一种根据权利要求1至10中任一项所述方法制备的骨修复固定装置，其特征在于：其包括两端开口并具有收容腔的本体，所述本体包括第一固定体以及与第一固定体配合的第二固定体，所述第一固定体与第二固定体上分别设有相互配合的卡扣与凸台。

12.如权利要求11所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述卡扣末端设有卡勾，所述卡勾与凸台卡接。

13.如权利要求12所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述卡扣设于第一固定体上，所述凸台设于第二固定体上。

14.如权利要求11所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述卡扣是由第一固定体的相对两侧侧向延伸设置的，所述凸台设于第二固定体的相对两侧。

15.如权利要求14所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述第二固定体上设有收容第一固定体的卡扣的扣持槽，所述凸台是由第二固定***于扣持槽内的部位凸伸设置的。

16.如权利要求11所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述卡扣包括设于第一固定体上的第一卡扣与设于第二固定体上的第二卡扣，所述凸台包括设于第一固定体上的第一凸台以及设于第二固定体上的第二凸台，所述第一卡扣与第二凸台卡接，所述第二卡扣与第二凸台卡接。

17.如权利要求16所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述第一固定体上还设有收容第二固定体的第二卡扣的第一扣持槽，所述第二固定体上设有收容第一固定体的第一卡扣的第二扣持槽。

18.如权利要求17所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述第一扣持槽是由第一固定体的外表面向下凹陷形成的，所述第二扣持槽是由第二固定体的外表面向下凹陷形成的，所述第一凸台是由第一固定***于第一扣持槽内的部位凸伸设置的，所述第二凸台是由第二固定***于第二扣持槽内的部位凸伸设置的。

19.如权利要求18所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述第一卡扣与第一扣持槽位于第一固定体的相对两侧，所述第二卡扣与第二扣持槽位于第二固定体的相对两侧。

20.如权利要求11所述的骨修复固定装置，其特征在于：所述第一固定体与第二固定体均呈弧状设置，所述卡扣是由第一固定体的中部凸伸设置的，所述扣持槽是由第二固定体的外表面凹陷设置的。