一种踝关节韧带复合体的实体打印方法、装置及实体与流程

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种踝关节韧带复合体的实体打印方法、装置及实体。

背景技术：

踝关节的稳定性和灵活性对人在站立、行走、下蹲、跑跳等动作中十分重要,其功能特点是由骨性结构、韧带、关节囊及经过踝关节的肌动力等协调完成。踝关节韧带损伤在整个运动损伤中发病率极高,约占8％左右。以中国人口数量计算，每日约有13万人发生踝关节韧带扭伤。

踝关节韧带损伤的主要治疗方法是早期制动，完成组织修复后进行功能康复训练，由于韧带损伤的同时造成了本体感受器的损伤以及运动模式的改变，所以其整个康复周期在6个月以上。如不能正常康复，则踝关节容易出现不稳定，再次损伤，从而诱发踝关节的过早退变。由于绝大部分病人无法主动配合如此长时间的康复治疗，所以日常防护及伤后防护显得更为重要。

目前，康复过程及踝损伤高风险运动过程中，多需要借助护踝、弹力绷带、功能鞋垫进行踝关节的稳定保护，但常规踝关节支具的主要目的是制动，导致踝关节在全范围内活动受限，长时间佩戴可能导致非损伤部位的废用。而且在我们的前期研究显示，护踝及功能鞋垫无法控制中足触地及推离过程中踝的稳定。而正常人踝的稳定，主要依赖踝周坚强的韧带及小腿肌力进行控制，护踝或功能垫主要从制动目的进行稳定，无法模拟正常肌肉及韧带的功能，所以其功能有限。

踝关节支具是日常运动及临床常用的保护性和治疗性器具，几乎所有的踝关节韧带损伤患者都需要使用踝关节支具进行临时或长期的保护。其中柔性踝关节保护支具主要用于轻微外伤，对制动效果要求不高的情况，如图3所示支具，而支具中植入固定板则会产生较强的制动作用，从而保护踝关节不易出现超范围的关节运动，从而使得踝在特定的范围内活动，如图1,2，但不能精确的控制足在不同的触地期产生的翻转，无法在最小制动下辅助安全的运动，而运动恰恰是康复过程中的重要环节。

外骨骼技术，外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。目前已研制出很多性能卓越的外骨骼，帮助有需要的人更有效地完成他们的日常生活和工作。外骨骼旨在模拟人或动物的运动形式，并提供更强的性能。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提出一种踝关节韧带复合体的实体打印方法，其能解决补偿踝关节功能缺陷的问题。

本发明的目的之二在于提出一种踝关节韧带复合体的实体打印装置，其能解决补偿踝关节功能缺陷的问题。

本发明的目的之三在于提出一种踝关节韧带复合体的实体，其能解决补偿踝关节功能缺陷的问题。

为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

一种踝关节韧带复合体的实体打印方法，包括以下步骤：

S1：根据三维扫描数据得到定位板的三维特征数据，抽壳形成定位板数据，所述三维扫描数据通过三维扫描仪扫描患者踝关节收集得到；

S2：接收锚点设置信号，设置近端锚点和远端锚点，并进行锚点开孔，得到定位板三维模型；

S3：将定位板三维模型输入多维打印机，多维打印机打印定位板；其中，所述定位板上设有近端固定点，近端固定点由近端锚点设置产生，近端固定点与设置在一鞋具内的远端固定点的连线与踝关节韧带拉伸方向一致；所述远端固定点由远端固定锚点设置产生。

优选的，在步骤S3之后还包括S4：将三维扫描信息与三维特征数据进行对比，以检查是否达到设计前的要求，所述三维扫描信息通过三维扫描仪扫描定位板收集得到。能够进一步解决得到打印模型精确性的问题。

优选地，所述多维打印机为3D打印机。能够进一步确定所需要的打印机的类型。

优选地，所述打印模型的材料包括ABS塑料或者PLA或者尼龙或者TPU或者TPE。能够进一步确定打印材料。

优选地，在S1和S2之间还包括S11:通过预设的定位板形态标准对定位板数据进行修正。其能进一步解决定位板的形态的问题。为了达到上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：

一种踝关节韧带复合体的实体打印装置，包括以下模块：

数据处理模块：用于根据三维扫描数据来得到定位板的三维特征数据，抽壳形成定位板数据，所述三维扫描数据通过三维扫描仪扫描患者踝关节收集得到；

锚点设置模块：用于接收锚点设置信号，设置近端锚点和远端锚点，并进行锚点开孔，得到定位板三维模型；

信息输出模块：用于将定位板三维模型输入多维打印机，通过多维打印机打印定位板；其中，所述定位板上设有近端固定点，近端固定点由近端锚点设置产生，近端固定点与设置在一鞋具内的远端固定点的连线与踝关节韧带拉伸方向一致；所述远端固定点由远端固定锚点设置产生。

优选的，还包括信息输出模块之后的检测模块：用于将三维扫描信息与三维特征数据进行对比，以检查是否达到设计前的要求，所述三维扫描信息通过三维扫描仪扫描定位板收集得到。能够进一步解决得到打印模型精确性的问题。

优选地，所述多维打印机为3D打印机。能够进一步确定所需要的打印机的类型。

优选地，所述打印模型的材料包括ABS塑料或者PLA或者尼龙或者TPU或者TPE。能够进一步确定打印材料。

优选地，还包括数据处理模块和锚点设置模块之间的修正模块：用于通过预设的定位板形态标准对定位板数据进行修正。其能进一步解决定位板的形态的问题。

为了达到上述目的之三，本发明所采用的技术方案如下：

一种踝关节韧带复合体的实体，包括由打印方法制造的定位板和远端固定点，所述定位板用于固定踝关节，所述定位板上设置有近端固定点，所述近端固定点设置在定位板上，所述远端固定点设置在一鞋具上，所述远端固定点和近端固定点通过一橡皮筋连接，所述橡皮筋的拉伸方向与踝关节韧带的拉伸方向一致。

优选地，所述定位板封装于一具有缓冲海绵无纺布内。能进一步解决舒适性的问题。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过3D打印的方式，精确控制体外韧带复合体的锚点位置、强度，从而更好的控制踝关节在运动过程汇总的状态，精确补偿踝的功能缺陷。

附图说明

图1为本发明一种踝关节韧带复合体的实体打印方法的流程图；

图2为本发明一种踝关节韧带复合体的实体打印装置的结构示意图；

图3为本发明一种踝关节韧带复合体的实体的结构示意图。

附图标记：1、定位板；2、橡皮筋；3、近端固定点；4、远端固定点。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明提供了一种踝关节韧带复合体的实体打印方法，包括以下步骤：

S1：根据三维扫描数据来得到定位板的三维特征数据，抽壳形成定位板数据，所述三维扫描数据通过三维扫描仪扫描患者踝关节收集得到；为了制作定位板，使得定位板更加的贴合人体踝关节部位，通过三维数据来知道人体韧带的实际起止点，有利于对后续的近端锚点和远端锚点进行设置。由于得到的数据是人踝关节部位的扫描数据，因此需要将该部位的部分表面向外偏移并且放大，形成可以扣在脚上的板型结构。

S11：通过预设的定位板形态标准来对定位板数据进行修正；修正定位板的依据是预先设计好的一个大概的形态，类似衣服大小码这样的方式，这样做的目的是为了让定位板与脚上的解剖的位置更加的贴合。

S2：接收锚点设置信号，设置近端锚点和远端锚点，并进行锚点开孔，得到定位板三维模型；首先通过体表突出的骨来确定内踝和外踝的位置，当内踝和外踝确定后，就可以确定小腿骨的位置，然后再推测出韧带的具体位置在哪里。锚点位置的设置是依据解剖的位置来确定的，据图设置几个锚点，需要根据具体有几个韧带收到损伤来确定。根据足韧带的拉伸方向来设置远端锚点，所述远端锚点与近端锚点通过一橡皮筋连接，所述橡皮筋的拉伸方向与踝关节韧带的拉伸方向一致；根据远端锚点的设置来修改鞋具的相应的位置，将远端锚点设置在鞋具上，当把定位板固定在脚腕上后，在鞋上有一个相对应的仿生韧带固定点，这样是因为不能把定位板做的太大，妨碍穿鞋，远端锚点就是设置在鞋具上的一个固定点。

S3：将定位板三维模型输入多维打印机，通过多维打印机打印定位板；其中，所述定位板上设有近端固定点，近端固定点由近端锚点设置产生，近端固定点与设置在一鞋具内的远端固定点的连线与踝关节韧带拉伸方向一致；所述远端固定点由远端固定锚点设置产生。所述多维打印机为3D打印机。所述定位板的材料包括ABS塑料、PLA、尼龙、TPU和TPE。

S4：对定位板进行三维扫描得到三维扫描信息，将三维扫描信息与三维特征数据进行对比，以检查是否达到设计前的要求。

如图2所示，本发明提供了一种踝关节韧带复合体的实体打印装置，包括以下模块：

数据处理模块：用于根据三维扫描数据来得到定位板的三维特征数据，抽壳形成定位板数据，所述三维扫描数据通过三维扫描仪扫描患者踝关节收集得到；

修正模块：用于通过预设的定位板形态标准对定位板数据进行修正。

锚点设置模块：用于接收锚点设置信号，设置近端锚点和远端锚点，并进行锚点开孔，得到定位板三维模型；

信息输出模块：用于将定位板三维模型输入多维打印机，通过多维打印机打印定位板，所述近端锚点处设置有近端固定点，所述远端锚点处设置有远端固定点，所述近端固定点与远端固定点通过一橡皮筋连接，所述橡皮筋的拉伸方向与踝关节韧带拉伸方向一致。

检测模块：用于将三维扫描信息与三维特征数据进行对比，以检查是否达到设计前的要求，所述三维扫描信息通过三维扫描仪扫描定位板收集得到。

如图3所示，本发明还提供了一种踝关节韧带复合体的实体，包括由打印方法制造的定位板1和远端固定点4，所述定位板1用于固定踝关节，所述定位板1上设置有近端固定点3，所述远端固定点4设置在一鞋具上，所述远端固定点4和近端固定点3通过一橡皮筋2连接，所述橡皮筋2即为上述方法步骤S3中所述的近端固定点与远端固定点的连线，所述橡皮筋2的拉伸方向与人韧带的拉伸方向一致。所述定位板1封装于一具有缓冲海绵无纺布内。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。