一种3D打印分指板制作方法与流程

文档序号:11188758阅读:917来源:国知局

本发明涉及一种分指板,具体是一种3d打印分指板制作方法。



背景技术:

3d打印是一种以数字模型文件为基础,先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,指导打印机运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常用材料有塑料尼龙、石膏、钛合金、橡胶等材料。目前常用的打印方法有选择性激光烧结技术、熔融沉积造型技术、多喷嘴成型技术和立体印刷术等。

1986年,charleshull开发了第一台商业3d印刷机,此技术已经历近30年的发展[1]。开始在工业设计领域被用于制造模型,之后应用在建筑、汽车,航空航天、医疗产业等领域迅速开展。2014年11月末,3d打印技术被《时代》周刊为2014年25项年度最佳发明。3d打印的优点是可以更快,更低成本生产产品。但缺点是成熟的打印材料较少,打印物体的清晰度难以保证。并且由于打印速度的限制,无法应用于大量生产。

在医学方面,2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3d打印机打印出人造肝脏组织。2014年8月,3d打印头盖骨、脊椎植入人体。2014年10月3d打印心脏救活2周大先心病婴儿。在假肢矫形领域中已有学者应用3d打印技术,生产和研发足部矫形器,制作儿童假手、外骨骼矫形器、义指等。国内3d打印辅助支具也有开展,在扫描、3d制模、打印方法、打印材料的选择,适应症等方面,不断有新的发展。

现有的分指板为预制,分大、中小3类。1)不能贴合手型,不能起到很好的生物力学治疗效果,2)佩戴不舒服,甚至疼痛,影响病人的持续使用。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种3d打印分指板制作方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种3d打印分指板制作方法,其特征在于,包含以下步骤:

a、评估和处方;

b、扫描;

c、分指板建模;将处理后的文件导入3dmax等3d处理软件,按临床治疗需求进行修改,生成3d分指板模型文件。

d、打印材料和方法的选择;

e、支具成品后的细加工。

作为本发明的进一步方案:所述步骤a具体包括:1、肌张力评估:分别评定患手掌指关节,五个指间关节屈肌的肌张力,2、关节活动度评估:评定掌指关节,手指五个指间关节主、被动关节活动度,3、左右手测定评估:左右手拇指、中指顶部至腕横韧带的距离,判断双手是否对称,4、确定取模时健手掌指关节、指间关节曲屈角度,5、确定压力绑带的位置。

作为本发明的进一步方案:所述步骤b包括:①手印模制作:用柔软的沙泥(类似于橡皮泥)做成一个平整的模子,将病人的健手放在上面,按步骤a中第4步的要求,挤压成一个手的印模,然后用手持光学3d扫描仪进行扫描,生成stl或obj文件;②、人工扫描:用光学3d扫描仪直接对健手进行扫描,健手按处方a的要求摆放姿势,生成stl或obj文件,手表面形状的复杂性,需要从多个不同平面上进行采集,因此需要个体保持肢体和手稳定在1-2分种。手持扫描仪质轻,能围绕着肢体操作,③、ct扫描:用ct直接对健手进行扫描,健手按步骤a中第4步的要求摆放姿势,生成stl文件。

作为本发明的进一步方案:所述步骤c具体包括:ⅰ、外形处理:a镜像处理:如左右手对称,从健手获得的印模,镜像处理后变为患手的印模。如不对称,镜像处理后根据测量结果进行修改,b、轮廓修定:确定分指板的外形,ⅱ、条孔制作:c、固定需要的条孔:用来穿过固定带,固定腕关节(1条),掌指关节;d、矫形需要的条孔:按步骤a中第5步的要求,开出条孔,使穿过的固定带能按3点压迫的原理,矫正屈曲挛缩的指间关节和掌指关节;ⅲ、整体复制:将上述制作好的印模复制为2份,一份待处理,一份待用;ⅳ、筋线处理:将待处理的印模掌面根据力学原理,做筋线处理,加大掌曲的受压能力;ⅴ、挤出,焊接:将筋线处理后的印模在背面挤出3mm与待用的模型进行焊接,修补焊接后的漏洞,3d分指板模型基本成型,ⅵ、孔洞处理:对3d分指板手掌部、手指部开洞,使患者佩戴时既透气,又轻便,提高患者佩戴时的舒适度,孔洞能减少材料的使用和打印的时间;ⅶ、最后成型的3d分指板模型文件以stl,obj格式导出至3d打印机切片。

作为本发明的进一步方案:所述步骤d具体是:使用fdm、或sla或sls技术打印,打印用的材料可以为abs、pla、光敏树脂、尼龙、聚碳酸酯粉末等材料,用打印机附带的软件进行切片和打印方法设置。

作为本发明的进一步方案:所述步骤e具体是:去除支撑材料的分指板表面比较粗糙,用石英砂纸人工打磨。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:1、适用患者范围扩大:原适用于脑卒中患者,目前适用于康复医学科、骨科,手外科需要对手固定或矫形的患者。

2、更有科学性;对患者进行功能评估,然后按生物力学原理和神经生理学原理,开出处方。

3、扫描方法扩大;除手印模制作,目前还扩大到人工手持直接扫描和ct扫描。

4、扫描方法创新:对健手扫描,然后镜像反转为患手,有利于按需位置的摆放(患手较难配合)

5、分指板建模创新:

(1)图形镜像处理:从健手获得的印模,反转镜像处理后变为患手的印模。

(2)条孔制作:分为a固定需要的条孔:b矫形需要的条孔

(3)筋线处理:做在掌侧做筋线处理,加大掌曲的受压能力。

6、打印材料和方法的范围扩大:使用fdm(熔融挤压成型)、sla(光固化立体成型)、或sls(激光烧结式)技术打印,打印用的材料为abs、pla、光敏树脂、尼龙、聚碳酸酯粉末等。

7、支具成品后的细加工:使用单面光滑的固定带,按处方要求,对患者手指和手掌、腕进行固定和矫形。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

一种3d打印分指板制作方法,包含以下步骤:

a、评估和处方:评估:

1、肌张力评估:分别评定患手掌指关节,五个指间关节屈肌的肌张力。

2、关节活动度评估:评定掌指关节,手指五个指间关节主、被动关节活动度。

3、左右手测定评估:左右手拇指、中指顶部至腕横韧带的距离,判断双手是否对称。

处方:

4、确定取模时健手掌指关节、指间关节曲屈角度(根据被动关节活动度)。

5、确定压力绑带的位置(三点压力原理,矫正关节曲屈挛缩)

b、扫描:

①手印模制作:用柔软的沙泥(类似于橡皮泥)做成一个平整的模子,将病人的健手放在上面,按步骤a中第4步的要求,挤压成一个手的印模,然后用手持光学3d扫描仪(sense)进行扫描,生成(stl或obj文件)。

②人工扫描:用光学3d扫描仪(sense)直接对健手进行扫描,健手按步骤a中第4步的要求摆放姿势,生成(stl或obj文件)。手表面形状的复杂性,需要从多个不同平面上进行采集,因此需要个体保持肢体和手稳定在1-2分种。手持扫描仪质轻,能围绕着肢体操作。

③ct扫描:用ct直接对健手进行扫描,健手按步骤a中第4步的要求摆放姿势。生成(stl文件)。

c、分指板建模:

将处理后的文件导入3dmax等3d处理软件,按临床治疗需求进行修改,生成3d分指板模型文件,具体步骤如下。

ⅰ外形处理:

a镜像处理:如左右手对称,从健手获得的印模,镜像处理后变为患手的印模。如不对称,镜像处理后根据测量结果进行修改。

b轮廓修定:确定分指板的外形。

ⅱ条孔制作:

条孔的作用是能让结扎带穿过,将手固定在分指板上面。考虑到结扎带的负重,以及长期对条孔的磨损,每个结扎带穿过2个条孔。

c固定需要的条孔:用来穿过固定带,固定腕关节(1条),掌指关节(1条)。

d矫形需要的条孔:按步骤a中第5步的要求,开出条孔,使穿过的固定带能按3点压迫的原理,矫正屈曲挛缩的指间关节和掌指关节。

ⅲ整体复制:将上述制作好的印模复制为2份,一份待处理,一份待用。

ⅳ筋线处理:将待处理的印模掌面根据力学原理,做筋线处理,加大掌曲的受压能力(分指板厚度可以相应减轻),

ⅴ挤出,焊接:将筋线处理后的印模在背面挤出3mm与待用的模型进行焊接,修补焊接后的漏洞,3d分指板模型基本成型。

ⅵ孔洞处理:对3d分指板手掌部、手指部开洞,使患者佩戴时既透气,又轻便,提高患者佩戴时的舒适度。孔洞能减少材料的使用和打印的时间。

ⅶ最后成型的3d分指板模型文件以stl,obj格式导出至3d打印机切片软件。

d、打印材料和方法的选择

使用fdm(熔融挤压成型)、sla(光固化立体成型)、或sls(激光烧结式)技术打印,打印用的材料可以为abs、pla、光敏树脂材料、尼龙、聚碳酸酯粉末等。用打印机附带的软件进行切片和打印方法设置。

e、支具成品后的细加工:

去除支撑材料的分指板表面比较粗糙,用石英砂纸人工打磨。在与手部皮肤接触的部位特别要打滑,以免患者活动时摩擦损伤皮肤。

条孔边界部位打圆,以保证结扎带在给病人穿戴时,能光滑地移动。

使用单面光滑的固定带,穿过条孔,按处方要求,对患者手指和手掌、腕进行固定和矫形,将支具佩戴在手上。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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