CN108245305A - 一种基于3d打印的手腕部固定夹板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于3D打印的手腕部固定夹板及其制造方法，该基于3D打印的手腕部固定夹板包括固定本体，所述固定本体分为前臂部、腕部、拇指部和手掌部。所述固定本体由生物降解塑料制成且为镂空结构。该夹板固定性好，重量轻巧，镂空的设计保证夹板的透气性，采用3D打印一体成型，制造方便，固定效果好，有利于软组织及骨性结构的稳定及生长。

Description

一种基于3D打印的手腕部固定夹板及其制造方法

技术领域

本发明涉医疗用具领域，具体涉及一种基于3D打印的手腕部固定夹板及其制造方法。

背景技术

骨折作为一种常见的运动系统创伤,发生频率和复杂程度正在逐年增加，对于骨折术后康复治疗的传统方法是将患者的骨折处通过石膏或者夹板等外固定支架进行固定。

石膏固定是对骨折患者进行固定的常见方法，石膏固定的优点是竖硬，不易变形松散。但由于石膏管型竖硬，与肢体贴合严密，所以难以适应肢体在创伤后的反应性肿胀，容易压迫肢体而出现许多并发症，如压迫性渍汤、压迫性神经瘫痪及血液循环障碍等，严重的可导致肢体坏死；另外，不适当的固定所造成的不利的力学环境旋转功能障碍，易出现筋膜间室综合征，骨折不愈合，可能导致再次移位等；而且石膏和水会起化学反应，逐步硬化并放出热量，这时患者会有灼热感，不利于清洁，并且石膏支架透气性差，夏天闷热难耐，冬天穿衣不便，皮肤会因为不透气导致表皮脱落等问题，因此舒适性很差。

夹板是临床治疗骨科骨折时应用的另一种外固定器材，在治疗骨伤科临床中占有不可取代的地位。但是，现有的固定夹板多采用分体式结构，制作繁琐，不利于固定。而且透气性较差，重量重，舒适性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于3D打印的手腕部固定夹板及其制造方法，该夹板固定性好，重量轻巧，镂空的设计保证夹板的透气性，采用3D打印一体成型，制造方便，固定效果好，有利于软组织及骨性结构的稳定及生长。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于3D打印的手腕部固定夹板，包括固定本体，所述固定本体分为前臂部、腕部、拇指部和手掌部；所述固定本体为镂空结构。

进一步地，所述固定本体上具有开口，所述开口设置在与拇指部相对的一侧，所述开口从固定本体一端贯通延伸到另一端。在本体一侧开口，能起到微调作用，在穿戴时使得夹板能够顺利的套入腕部。进一步地，所述夹板还包括绑带或者松紧带，所述绑带或者松紧带设置在开口处，用于对夹板进行辅助固定。

进一步地，所述固定本体为一个整体，由生物降解塑料3D打印一体成型。传统的夹板设计成为左右分离式，而本发明的固定本体为3D打印一体成型结构，整个夹板为一个整体，一次成型。一次成型降低了制造成本，而且没有误差，固定效果好。

进一步地，所述生物降解塑料为PLA玉米材料。考虑到夹板的耐热性、抗菌性和舒适性，且适用于3D打印机，在选材上夹板选用PLA生物塑料。优选为PLA玉米材料。

进一步地，所述镂空结构为不规则多边形通孔结构，多边形通孔的边与边之间采用圆角过渡。传统的石膏夹板为全封闭式夹板，透气性差，即使有些蜂窝状镂空结构，在制作时也比较浪费材料，重量比较重，制作难度也大。采用不规则多边形通孔结构，制作方便，解决了透气性的问题，且可以使用外涂药物。采用圆角设计，边与边之间平滑过渡，提高了固定本体的韧性，不易损坏。

进一步地，多边形通孔的主体结构是杆状物，所述杆状物连接形成多边形通孔，所述杆状物的横截面为圆形或椭圆形。

进一步地，所述开口的宽度为手掌部厚度方向内径的1/10-1/5；所述固定本体的厚度为3-10mm。

进一步地，所述杆状物为空心杆。

对于上述手腕部固定夹板，本发明还提供一种基于3D打印的手腕部固定夹板的制造方法，其包括以下步骤：

对患者的骨骼肢体进行三维图像扫描；

根据扫描图像建立所述固定夹板的固定本体三维数字模型；

根据建立的三维数字模型打印出固定本体；

对所述固定本体进行打磨。

进一步地，对于一只手腕部受伤患者，在所述对患者的骨骼肢体进行三维图像扫描时，扫描患者另一只未受伤的骨骼肢体，然后对扫描图像进行镜像处理，从而获得受伤的手腕部的图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)整个夹板为一个整体，一次成型。一次成型降低了制造成本，而且没有误差，固定效果好；

(2)在本体一侧开口，在穿戴时使得夹板能够顺利的套入腕部，且侧方的开口有效的提供了调节缓冲空间，能起到微调作用；

(3)采用不规则多边形通孔结构，得轻量化稳定的支撑结构。且更加透气，减少患者的使用负担，且可以使用外涂药物；多边形通孔采用圆角设计，边与边之间平滑过渡，提高了固定本体的韧性，不易损坏。圆柱形或椭圆柱形杆状物形成的主体结构与皮肤接触顺滑，穿戴舒服，材料利用率最大化，稳定性及可靠性最大化；

(4)杆状物的中空设计，可以进一步节约材料，减轻重量，穿戴舒适，而且还能提高主体结构强度；

(5)夹板采用3D打印技术制成，可以根据患者具体的伤臂情况，扫描另一只未受伤的手腕部，伤者可以自由移动未受伤的手臂，避免扫描时移动受伤手臂造成二次伤害，方便扫描，而且扫描的图像更准确。

附图说明

图1为本实施例固定夹板的主视图；

图2为本实施例固定夹板的俯视图；

图3为固定夹板制造方法的流程图。

附图标记：前臂部1,腕部2,拇指部3,手掌部4,开口5,多边形通孔6,杆状物61。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本实施例固定夹板的主视图，其为一种基于3D打印的手腕部固定夹板，其主体结构为固定本体，固定本体分为前臂部1、腕部2、拇指部3和手掌部4。手腕部固定夹板的固定本体由生物降解塑料制成且为镂空结构。

如图1-2所示，固定本体上具有开口5，该开口5设置在与拇指部3相对的一侧，开口5从固定本体一端贯通延伸到另一端。在固定本体一侧开口，在穿戴时使得夹板能够顺利的套入腕部，且侧方的开口有效的提供了调节缓冲空间，能起到微调作用。开口5的宽度W可以根据伤者的年龄，手腕部骨骼肢体大小来进行个性化设计，一般开口5的宽度W选为手掌部4厚度方向内径D的1/10-1/5。开口太大，固定效果不好，容易脱落，而开口太小，穿戴困难。在使用时，在开口处利用绑带或者松紧带进行辅助固定。根据患者病情发展，需要定期对夹板进行松紧度的调整。侧方的开口有效的提供了这样的调节缓冲空间。优选的，将开口5的宽度选为手掌部4厚度方向内径的1/10-1/5，该开口大小穿戴方便，不易脱落，且便于后期调整松紧度。

与传统固定夹板不同的是，本发明的固定本体为3D打印一体成型。传统的夹板设计成为左右分离式，而本发明的固定本体为3D打印一体成型结构，整个夹板为一个整体，一次成型。一体化结构的固定夹板，结构简单，美观舒适，一次成型降低了制造成本，而且没有误差，固定效果好。而在本体一侧开口，使得夹板能够顺利的套入腕部。

手腕部固定夹板的固定本体由生物降解塑料制成，所述生物降解塑料优选为PLA玉米材料。考虑到夹板的耐热性、抗菌性和舒适性，且适用于3D打印机，在选材上夹板选用PLA生物塑料。如图2所示，固定本体的厚度B也可以根据材料的强度和韧性，伤者的年龄，手腕部骨骼肢体大小来进行个性化设计，一般固定本体的厚度B选为3-10mm。

如图1所示，镂空结构为具有不规则多边形通孔6的结构。不规则多边形通孔6的大小和形状不完全相同。该镂空结构为进行“拓扑异构”得到的轻量化稳定的支撑结构。多边形通孔6采用圆角设计，边与边之间平滑过渡，提高了固定本体的韧性，不易损坏。多边形通孔6的主体结构是由生物降解塑料通过3D打印制成的杆状物61，即杆状物61连接形成多边形通孔6。具体的，杆状物61的横截面为圆形或椭圆形，圆柱形或椭圆柱形杆状物61形成的主体结构与皮肤接触顺滑，穿戴舒服。而且设计为圆柱形或椭圆柱形的杆状物使得材料利用率最大化，稳定性及可靠性最大化。传统的石膏夹板为全封闭式夹板，透气性差，即使有些蜂窝状镂空结构，在制作时也比较浪费材料，重量比较重，制作难度也大。采用不规则多边形通孔结构，制作方便，解决了透气性的问题，且可以使用外涂药物。进一步的，杆状物61为空心杆，杆状物61的中空设计，可以进一步节约材料，减轻重量，穿戴舒适，而且还能提高主体结构强度。

如图3，针对上述手腕部固定夹板，本发明还提供一种基于3D打印的制造方法，其包括以下步骤：

对患者的骨骼肢体进行三维图像扫描；

根据三维扫描仪的扫描图像建立所述固定夹板的固定本体的三维数字模型；

根据建立的三维数字模型打印出固定本体；

对所述固定本体进行打磨。

具体的，对于一只手腕部受伤患者，在所述对患者的骨骼肢体进行三维图像扫描时，可以扫描患者另一只未受伤的骨骼肢体，然后进行镜像处理，从而获得受伤的手腕部的图像。扫描另一只未受伤的手腕部，伤者可以自由移动未受伤的手臂，避免扫描时移动受伤手臂造成二次伤害，方便扫描，而且扫描的图像更准确。

3D扫描装置将患者骨骼肢体扫描后，利用3D打印技术打印出适合患者伤臂的夹板，比传统夹板更为个性化。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于3D打印的手腕部固定夹板，其特征在于，包括固定本体，所述固定本体分为前臂部、腕部、拇指部和手掌部；所述固定本体为镂空结构。

2.根据权利要求1所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述固定本体上具有开口，所述开口设置在与拇指部相对的一侧，所述开口从固定本体一端贯通延伸到另一端。

3.根据权利要求2所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述固定本体为为一个整体，由生物降解塑料3D打印一体成型。

4.根据权利要求3所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述生物降解塑料为PLA玉米材料。

5.根据权利要求1-4任一项所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述镂空结构为不规则多边形通孔结构，多边形通孔的边与边之间采用圆角过渡。

6.根据权利要求5所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述多边形通孔的主体结构是杆状物，所述杆状物连接形成多边形通孔，所述杆状物的横截面为圆形或椭圆形。

7.根据权利要求2所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述开口的宽度为所述手掌部厚度方向内径的1/10-1/5；所述固定本体的厚度为3-10mm。

8.根据权利要求6所述的手腕部固定夹板，其特征在于，所述杆状物为空心杆。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的基于3D打印的手腕部固定夹板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

对患者的骨骼肢体进行三维图像扫描；

根据扫描图像建立所述固定夹板的固定本体的三维数字模型；

根据建立的三维数字模型打印出固定本体；

对所述固定本体进行打磨。

10.根据权利要求9所述的手腕部固定夹板的制造方法，其特征在于：对于一只手腕部受伤患者，在所述对患者的骨骼肢体进行三维图像扫描时，扫描患者另一只未受伤的骨骼肢体，然后对扫描图像进行镜像处理，从而获得受伤的手腕部的图像。