CN108095877B - 一种辅助治疗的支具板制造方法及系统 - Google Patents

一种辅助治疗的支具板制造方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种辅助治疗的支具板制造方法，所述方法包括：按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个身高区间建立对应的患者模型；采集患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对三维表面数据进行特征提取得到三维特征；根据三维特征制造支具板；根据患者的身高选择对应身高区间制造的支具板，并根据患者的辅助治疗部位的实际尺寸对支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的支具板适用于辅助治疗部位。本方法能够提高制造个性化支具的效率，帮助患者尽快通过支具板进行辅助治疗。本申请还公开了一种辅助治疗的支具制造系统、一种计算机可读存储介质及一种支具板制造装置，具有以上有益效果。

Description

一种辅助治疗的支具板制造方法及系统
技术领域
本发明涉及医疗器械制造领域，特别涉及一种辅助治疗的支具板制造方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种支具板制造装置。
背景技术
支具板是医疗康复应用较多的一种体外辅助治疗器具，其旨在限制身体的某项运动，从而辅助手术治疗的效果，或直接用于非手术治疗的外固定。现有支具包括定型支具和可塑性支具，定型支具分为不同规格的若干型号，其一经设计定型能够很好的实现量产应用，但却缺乏个性化；可塑性支具是由树脂、高分子、低温热塑板等材料制成，其良好的可塑性能够很好的实现个性化的应用，但可塑性支具应用时，首先根据固定部位测量标记进行裁剪,待固定成型后再修剪外型，其工序过程较复杂，修型效果难以控制。
现有技术中，支具的设计工作体现在对于每一个患者，支具的设计制作过程工序相同，特别是设计过程较繁琐并且该过程要求执行者需要有较高的相关技术水平。虽然较传统的加工制造过程而言具有高效快速的特点，但是也需数小时不等，这对于急需就医的患者而言还是有所欠缺，加之前期的设计过程，个性化支具的应用效率还是较低。
因此，如何提高制造个性化支具板的效率，帮助患者尽快通过支具板进行辅助治疗是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种辅助治疗的支具板制造方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种支具板制造装置，能够提高制造个性化支具板的效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种辅助治疗的支具板制造方法，该方法包括：
按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；
采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；
根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；
根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
可选的，对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征包括：
判断所述三维表面数据是否在预设范围内；
若是，则对所述三维表面数据进行特征提取得到所述三维特征。
可选的，根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板包括：
根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具；
利用3D打印技术制造所述支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板。
本申请还提供了一种辅助治疗的支具制造系统，该系统包括：
模型生成模块，用于按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；
特征提取模块，用于采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；
支具制造模块，用于根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；
二次塑形模块，用于根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
可选的，所述特征提取模块包括：
判断单元，用于判断所述三维表面数据是否在预设范围内；
提取单元，用于当所述三维表面数据在预设范围内时，对所述三维表面数据进行特征提取得到所述三维特征。
可选的，所述支具制造模块包括：
模具制造单元，用于根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具；
支具制造单元，用于利用3D打印技术制造所述支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述支具板制造方法执行的步骤。
本申请还提供了一种支具板制造装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述支具板制造方法执行的步骤。
本发明提供了一种辅助治疗的支具板制造方法，按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
由于每种身高的患者的使用支具部位都有所差别且患者使用支具部位的尺寸与身高成正比例关系，因此本方法通过根据人体身高划分身高区间得到各个身高区间的患者模型，针对每一种患者模型制造相应尺寸的支具板模具，利用支具板模具制造支具板。由于支具板具有低温热塑性，可以在对患者进行辅助治疗时，根据辅助治疗部位的实际情况对支具板进行加热塑性处理，使支具板能够更加符合辅助治疗的需要。本方法能够提高制造个性化支具的效率，帮助患者尽快通过支具板进行辅助治疗。本申请同时还提供了一种辅助治疗的支具制造系统、一种计算机可读存储介质和一种支具板制造装置，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种辅助治疗的支具板制造方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的另一种辅助治疗的支具板制造方法的流程图；
图3为本申请实施例所提供的一种辅助治疗的支具制造系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种辅助治疗的支具板制造方法的流程图。
具体步骤可以包括：
S101：按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；
其中，本实施例的目的在于精确、快速地制造支具。由于人体构造和身体特征的相似性与生长协调性，为支具的普适性设计提供了共性特征提取的可能。构造和特征的相似性是指人体的基本体征或结构基本相同；生长的协调性是指人体的基本体征或结构具有协同发展的特性，如人体的一般特征与身高具有正相关关系，即人类的身高越高人类某些部位的尺寸就越大。例如身高较高的人的腿部较长，而身高较矮的人的腿部相对较短；相应的若身高较高与身高较矮的两个人的腿部受伤需要使用支具辅助治疗时，身高较高的人使用的支具板就比身高较矮的人使用的支具板更长一些。
可以理解的是，人体身高是处于一定的范围内的，即使存在极高或极低的人的身高也不会偏差过多。本步骤中不限定人类身高的具体范围，可以由本领域的技术人员根据本方案的实际应用情况进行选择，作为一种优选的实施方法，可以将人体身高设定为1米至2米之间。
值得一提的是，本步骤中将人体身高进行划分得到若干个身高区间的步骤可以是等值划分也可以是不等值划分。等值划分是指将人体身高划分为预设数量个身高区间，每个身高区间的范围相等，例如将(1，2)划分为5个身高区间，可以得到(1，1.2]、(1.2，1.4]、(1.4，1.6]、(1.6，1.8]和(1.8，2)这五个区间。不等值划分是指根据人体身高的分布频率进行设定的，即在人体身高分布较密集的范围多划分身高区间，在人体身高分布较稀疏的范围少划分身高区间，例如身高在1.5米～1.8米之间的人相对较多可以将(1，2)划分为(1，1.3]、(1.3，1.6]、(1.6，1.7]、(1.7，1.8]和(1.8，2)这样五个身高区间。当然，对于身高区间的划分可以由本领域的技术人员根据方案的实际应用情况进行选择，此处不进行具体的限定。
在对人体身高进行划分的基础上，可以针对每一身高区间建立对应的患者模型。可以理解的是，每一身高区间建立的患者模型的身高都在该身高区间内。为了达到更优的效果可以在人体身高分布频率较大的身高区间内建立多个不同身高的患者模型。例如在(1，1.3]区间建立一个1.15米身高的患者模型，在(1.3，1.6]区间建立一个1.4米身高和一个1.5米身高的患者模型，在(1.6，1.7]区间建立1.62米、1.65米、1.68米的患者模型，在(1.7，1.8]区间建立1.72米、1.75米、1.78米的患者模型，在(1.8，2)区间建立1.9米的患者模型。值得注意的是，为每一个身高区间建立的患者模型(具有不同身高)得数量越多支具的准确程度就越高。本领域的技术人员可以根据本方案的实际应用情况选择每一身高建立患者模型的数量，此处不进行具体的限定。
逆向工程(又称逆向技术)，是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能、结构相近的产品。逆向工程可以在不获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析，推导出产品的设计原理。本步骤中可以并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型。当然，本步骤中提到的患者模型可以是与人类身体构造完全一致的人类模型，也可以是与人类身体某一部位构造完全一致的器官、组织模型(如踝关节、膝盖、颈椎等)，此处不进行具体的限定。为了追求更加逼真的效果，可以选择某些特定身高的真人来替代患者模型。
S102：采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；
其中，本步骤中可以借助逆向工程技术的数据处理软件，采集所述患者模型使用支具部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征。可以理解的是，每一类使用支具部位的三维特征有所不同，因此对于每一类使用支具部位采集的三维表面数据也不尽相同。
S103：根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；
其中，本步骤是建立在获得了支具使用部位的三维特征的前提下，根据三维特征制造支具。通过制作支具板模具来制造支具可以提升支具板的生产效率。具体的，可以根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具，再利用3D打印技术制造支具板模具。在得到支具板模具后，可以批量生产支具板，大大提升了支具板的制作效率。由于支具板的低温热塑性特点，支具板的制造精度要求较低，故支具板模具的制造可以采用3D打印技术来完成。利用3D打印技术可以快速高效地实现支具量产应用，缩短产品制作应用时间。利用3D打印技术制作支具模具，降低了模具制作的成本，进而降低了产品的成本。同时，3D打印技术对于任何造型的适用性，极大的降低了支具模具的制造难度。
可以理解的是，由于制作工艺的精度不同，制造得到的支具的尺寸可能会与理论上的支具尺寸有所偏差，因此可以在制造支具后设置对支具的尺寸进行重新测量的步骤，并去除不符合规格要求的支具。
当然，本步骤中制造的支具数量是由工作人员根据支具的需求情况进行灵活设定的，例如，对于应用需求较大的尺寸的支具可以增加生产的数量。可以理解的是，本步骤中制造的支具均默认为可以应用于辅助治疗的支具。
值得注意的是，本方案中所使用的支具板为低温热塑性材料制作的支具板，由于支具板具有低温热塑的特性，因此在本步骤中制作得到的支具板可以在下一步骤中，根据实际应用的需要进行二次塑形，以使支具板的制作满足个性化要求。
S104：根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
其中，本步骤是建立在S103已经初步制作得到支具板的基础上，在S101中已经论述过人体构造和身体特征的相似性与生长协调性的关系，因此在本步骤中可以根据患者的身高初步选择尺寸相对合适的支具板。但是由于在本步骤中选择的支具板是根据一定升高范围制造的，因此不会与患者的辅助治疗部位完全对应。故为了使支具板的尺寸更加符合患者的个性化需求、提升辅助治疗的效果，在本步骤中利用支具板的低温热塑特性进行二次塑形(即进行二次贴合辅助治疗部位进行微量塑形)。
本实施例根据身体的生长协调性特点选择具有明显生长特性的特征作为支具规格划分的参数。通过规格划分将个性化支具的设计阶段标准化，实现个性化支具的工业化生产要求。通过支具板模具批量生产支具板可以实现高效率地制造支具板，通过二次贴合辅助治疗部位进行微量塑形能够实现支具板的个性化制造，大大缩短了支具板的制作周期，提高了支具板辅助治疗的效果。
下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的另一种辅助治疗的支具板制造方法的流程图；
具体步骤可以包括：
S201：按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型。
S202：采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据。
S203：判断所述三维表面数据是否在预设范围内；若是，则进入S204；若否，则结束流程。
S204：对所述三维表面数据进行特征提取得到所述三维特征。
S205：根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具。
S206：利用3D打印技术制造所述支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板。
S207：根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
请参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种辅助治疗的支具制造系统的结构示意图；
该系统可以包括：
模型生成模块100，用于按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；
特征提取模块200，用于采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；
支具制造模块300，用于根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；
二次塑形模块400，用于根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑性操作，以使加热塑性后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
在本申请提供的另一种辅助治疗的支具制造系统的实施例中，还包括修正模块，用于根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸修正所述支具，以便进行体外辅助治疗。
进一步的，所述特征提取模块200包括：
判断单元，用于判断所述三维表面数据是否在预设范围内；
提取单元，用于当所述三维表面数据在预设范围内时，对所述三维表面数据进行特征提取得到所述三维特征。
进一步的，所述支具制造模块300包括：
模具制造单元，用于根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具；
支具制造单元，用于利用3D打印技术制造所述支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板。
由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。计算机可读存储介质通过采集患者的辅助治疗部位的实际尺寸修正支具板，使支具板的尺寸能够更加适应辅助治疗部位。
本申请还提供了一种支具板制造装置，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述支具板制造装置还可以包括各种网络接口，电源等组件。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种辅助治疗的支具板制造方法，其特征在于，包括：
按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；
采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；
根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；
根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑形操作，以使加热塑形后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
2.根据权利要求1所述支具板制造方法，其特征在于，对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征包括：
判断所述三维表面数据是否在预设范围内；
若是，则对所述三维表面数据进行特征提取得到所述三维特征。
3.根据权利要求1所述支具板制造方法，其特征在于，根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板包括：
根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具；
利用3D打印技术制造所述支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板。
4.一种辅助治疗的支具板制造系统，其特征在于，包括：
模型生成模块，用于按人体身高划分身高区间，并利用逆向工程软件为每个所述身高区间建立对应的患者模型；
特征提取模块，用于采集所述患者模型使用支具板部位的三维表面数据，并对所述三维表面数据进行特征提取得到三维特征；
支具制造模块，用于根据所述三维特征通过3D打印技术制造支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板；其中，所述支具板为低温热塑性材料制作的支具板；
二次塑形模块，用于根据患者的身高选择对应身高区间制造的所述支具板，并根据所述患者的辅助治疗部位的实际尺寸对所述支具板进行加热塑形操作，以使加热塑形后的所述支具板适用于所述辅助治疗部位。
5.根据权利要求4所述支具板制造系统，其特征在于，所述特征提取模块包括：
判断单元，用于判断所述三维表面数据是否在预设范围内；
提取单元，用于当所述三维表面数据在预设范围内时，对所述三维表面数据进行特征提取得到所述三维特征。
6.根据权利要求4所述支具板制造系统，其特征在于，所述支具制造模块包括：
模具制造单元，用于根据所述三维特征设计支具板模型，并根据所述支具板模型利用三维绘图软件设计所述支具板模具；
支具制造单元，用于利用3D打印技术制造所述支具板模具，并利用所述支具板模具制造所述支具板。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1至3任一项所述支具板制造方法。
8.一种支具板制造装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述支具板制造方法。
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