一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法技术

本发明专利技术提出了一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，利用CT扫描数据重构患侧手臂皮肤的三维模型以及健侧手部皮肤的三维模型，将健侧手部皮肤三维模型以矢状面为对称平面进行镜像，用镜像得到的皮肤三维模型替代患侧的对应部位，并与患侧前臂合并成新的手臂三维模型；用合并的三维模型为基础设计定制化固定支具，支具的手指部分采用转动调节设计，可实现定期调整及配合早期功能锻炼；对支具进行有限元分析和力学实验，通过3D打印制作支具。本发明专利技术设计与制备的定制化支具形状准确、佩戴方便、贴合效果好，在精度、加工效率、材料利用率等方面优于传统支具制作工艺。

Design and preparation method of customized fixation brace for finger flexor tendon repair

The invention provides a finger flexor fixation brace design and manufacture customized production method of tendon repair, 3D model with CT scan data reconstruction of three-dimensional model of the ipsilateral arm skin and contralateral hand skin, will mirror the 3D model of the contralateral hand skin in the sagittal plane is the plane of symmetry the corresponding parts of the skin with three-dimensional model was replaced with side of the mirror, and had merged into the new 3D model arm forearm; 3D model combination based design of customized fixation brace, brace finger part by rotating the adjusting design, and can be achieved with early functional exercise regularly adjusted; finite element analysis and the mechanics experiments on brace, brace print by 3D. The customized supporting device designed and prepared by the invention has the advantages of accurate shape, convenient wearing and good joint effect, and is superior to the traditional support manufacturing technique in accuracy, processing efficiency and material utilization ratio, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法
专利技术涉及一种医疗器械领域，具体为一种在手指屈肌腱损伤修复手术后，用于固定手部的定制化固定支具的设计与制备方法。
技术介绍
手指屈肌腱损伤手术后多采用石膏将患者的手固定在功能位，石膏透气性差，长期固定可能会导致肌腱与周围组织粘连和肌腱滑动功能受限等问题。支具是另一种用于术后固定手部的器械，但传统的支具为手工制作，制作精度决定于制作者的技术水平，还存在体积较大、形状与佩带处的形状不匹配、加工过程较为复杂、不透气等问题。针对石膏固定和传统支具固定存在的不足，近年来出现了一些新的支具的设计与制备方法。201010011458.9公开了一种手指屈肌键断裂修复后固定支具，在前臂、手背、手指节等部分间设有铰链轴来调整角度，通过固定带和呢绒搭扣实现固定，避免了手指术后一直固定于强力屈曲位的弊端，但由于活动调整部件多导致了支具体积增大。201410512835.5公开了一种基于三维扫描的骨骼矫形支具塑形方法，通过三维扫描技术获得体表数据进行三维建模，利用X光片获得骨骼信息修正三维模型，再利用3D打印技术制作矫形支具。这种建模方式由于患者不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：利用CT等影像学检查方法扫描患者的上肢，并输出扫描数据；步骤2：在医学图像处理软件中输入步骤1采集的患者数据，提取患侧从手指到肘关节的皮肤数据和健侧的手指与手背的皮肤数据，进行上肢皮肤三维模型的编辑，并输出重构后的三维模型；步骤3：在逆向工程软件中，对步骤2中重构的三维模型进行修复、分割等操作，将其分割为前臂、腕部、手指与手背三大部分；步骤4：在三维计算机辅助设计软件中，以在步骤3中分割出的前臂部分的三维模型为基础设计支具的夹持部分；步骤5：在三维计算机辅助设计软件中，将在步骤3中重构的手指与手背皮肤的三...

【技术特征摘要】
1.一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：利用CT等影像学检查方法扫描患者的上肢，并输出扫描数据；步骤2：在医学图像处理软件中输入步骤1采集的患者数据，提取患侧从手指到肘关节的皮肤数据和健侧的手指与手背的皮肤数据，进行上肢皮肤三维模型的编辑，并输出重构后的三维模型；步骤3：在逆向工程软件中，对步骤2中重构的三维模型进行修复、分割等操作，将其分割为前臂、腕部、手指与手背三大部分；步骤4：在三维计算机辅助设计软件中，以在步骤3中分割出的前臂部分的三维模型为基础设计支具的夹持部分；步骤5：在三维计算机辅助设计软件中，将在步骤3中重构的手指与手背皮肤的三维模型为基础设计支具的手指固定部分；步骤6：在三维计算机辅助设计软件中，根据解剖学中对手部功能位的要求，设计支具的腕关节固定部分；步骤7：在三维计算机辅助设计软件中，拼合由步骤4、步骤5、步骤6完成的支具的前臂、手指与手背、腕部三个部分，形成一个完整的支具三维模型；步骤8：在有限元分析软件中对支具的受力情况进行数值模拟分析；步骤9：根据步骤8的分析结果，根据应力最大区域的结构特征设计弯曲试样，并采用3D打印方式制备所设计的试样；步骤10：对弯曲试样进行三点弯曲实验，若试样力学性能满足要求则3D打印所设计的支具；若试样力学性能不能满足要求，则需根据具体情况重复步骤4~步骤10，修改薄弱部位的结构，直至试样力学性能满足要求，再3D打印所设计的支具。2.据权利要求1所述的一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，其特征在于，步骤1在扫描患者的上肢时要选用小于1mm的层厚进行扫描，并将扫描数据输出为DICOM格式的文件。3.根据权利要求1所述的一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：步骤21、在医学图像处理软件中导入步骤1所输出的DICOM格式文件，导入时选择肘关节至手指范围内的CT扫描分层图像；步骤22、根据不同组织的灰度差异，提取阈值范围在-718~-177间的皮肤层数据；步骤23、通过蒙版编辑与区域生长，提取患侧手指至肘关节部分的皮肤数据构建三维模型；步骤24、通过蒙版编辑与区域生长，提取健侧手指与手背的皮肤数据构建三维模型；步骤25、将健侧手指与手背的皮肤三维模型以矢状面为对称面进行镜像操作；步骤26、根据解剖特征点将镜像获得的手指与手背的皮肤三维模型与患侧对应部位的三维模型对齐；步骤27、对齐后，用镜像获得的手指与手背的皮肤三维模型替换患侧对应部位的三维模型，并与患侧前臂三维模型进行合并处理；步骤28、将合并的皮肤三维模型输出为STL格式文件。4.根据权利要求1所述的一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，其特征在于，步骤3包括如下步骤：步骤31、在逆向工程软件中，导入步骤28中输出的皮肤三维模型的STL格式文件；步骤32、对导入的皮肤三维模型进行三角面片的诊断，修复孔洞、自交叉等缺陷；步骤33、对修复后的皮肤三维模型进行分割，从与肘关节至尺桡骨下端对应处截取出前臂部分，从与尺挠骨下端至掌骨近端对应处截取出腕关节部分，从与掌骨近端至受伤手的远节指骨远端对应处截取出手指与手背部分；步骤34、分别对提取出的三个部分进行曲面拟合，输出为前臂、腕部、手指与手背三个STEP格式文件。5.根据权利要求1所述的一种手指屈肌腱损伤修复后的定制化固定支具的设计与制备方法，其特征在于，步骤4包括如下步骤：步骤41、在三维计算机辅助设计软件中，导入步骤34中输出的前臂部分的STEP格式文件；步骤42、对导入的前臂部分的三维模型进行增厚操作，厚度预设为2.5mm；步骤43、对增厚的前臂三维模型进行剖分，从结构上分为前臂内侧固定部分与外侧固定部分两部分；步骤44、在剖分后的三维模型结合面处设计铰链及锁扣，得到将支具固定于前臂上的夹持部...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌日开西·艾依提，阿依古丽·喀斯木，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65