CN110101445B - 一种基于3d打印的骨折外固定支具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的骨折外固定支具及其制造方法，其固定支具包括第一支架、第二支架、钢针，第一支架、第二支架装配为一体；第二支架、第一支架至少其中一个上设置有底座，底座上设置有固定孔、卡槽、底座通孔，固定孔与底座通孔连通；底座通孔内安装有固定塞，固定塞上分别设置有限位环、锁紧孔、钢针通孔，限位环不能穿过底座通孔；固定塞设置有锁紧孔的部分装入底座通孔内，且锁紧孔与固定孔连通，钢针一端穿过钢针通孔、穿刺过皮肤和肌肉后与骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹；外螺纹可与设置在调节螺母上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，卡槽可与卡合半轴卡合装配，卡合半轴设置在卡紧件上，卡紧件上还设置有受力部分。

Description

一种基于3D打印的骨折外固定支具及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种骨折后的外固定支具，特别是涉及一种基于3D打印的骨折外固定支具及其制造方法。

背景技术

在传统的骨折手术中，需要安装外固定支架来对骨折情况进行矫形复位。目前的外固定支架的缺陷主要在：

1.安装过程需要完全靠操作者经验复位以后，现场临时安装，缺少术前规划。

2.安装过程中需要C臂机帮助，确定合适的复位角度与复位情况，以保证外固定支架安装。

3.病人佩戴使用的外固定支架重量过重，日常生活不便。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于3D打印的骨折外固定支具及其制造方法，其安装方便，且根据病人情况可在手术前定制。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于3D打印的骨折外固定支具，包括第一支架、第二支架、钢针，第一支架、第二支架装配为一体；

所述第二支架、第一支架至少其中一个上设置有底座，所述底座上设置有固定孔、卡槽、底座通孔，所述固定孔与底座通孔连通；

所述底座通孔内安装有固定塞，所述固定塞上分别设置有限位环、锁紧孔、钢针通孔，所述限位环不能穿过底座通孔；

所述固定塞设置有锁紧孔的部分装入底座通孔内，且锁紧孔与固定孔连通，钢针一端穿过钢针通孔、穿刺过皮肤和肌肉后与骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹；

所述外螺纹可与设置在调节螺母上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，卡槽可与卡合半轴卡合装配，卡合半轴设置在卡紧件上，卡紧件上还设置有受力部分。

优选地，所述第一支架上设置有数个贯穿的第一镂空。

优选地，第一支架与第二支架贴合的端面处附近设置有第一固定凸起；所述第二支架与第一固定凸起对应处设置有第二固定凸起，所述第一固定凸起、第二固定凸起端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一固定凸起、第二固定凸起并与第一固定凸起和/或第二固定凸起通过螺纹旋合装配固定，以使第一支架、第二支架装配为一体。

优选地，第二支架至少在底座四周设置有贯穿的第二镂空。

优选地，底座在底座通孔靠近皮肤的一侧开设缺口，缺口将钢针与皮肤穿刺处和底座之间分割出至少1厘米的间隙。

优选地，卡紧件的卡合半轴插入底座上的卡槽内，另一端的受力部分与调节螺母端面贴合。

优选地，第一支架、第二支架基本厚度3-5mm。

优选地，第一支架、第二支架上设置横向和/或纵向加强筋，加强筋厚度3mm。

优选地，第一支架、第二支架采用尼龙制作。

本发明还公开了上述骨折外固定支具的制造方法，包括如下步骤：

S1.取得医学影像数据，采集获得病例区域骨组织及皮肤信息；

S2.通过医学软件在计算机进行模拟复位，确认复位路径及复位后钢针位置；

S3.根据规划好的骨组织及皮肤信息、复位路径、钢针位置设计第一支架和第二支架尺寸、底座在第二支架或第一支架上的位置和数量；

S4.设计完成后，使用3D打印技术，采用尼龙粉末材料打印制作出第一支架、第二支架。

本发明的有益效果是：

1.本发明术前即可做出手术规划，保证规划精准，设计个性化，使用方便。

2.本发明设计个性化，考虑安装和实际术围环境，保证功能前提下，灵活定义整个支具组成部件个数。

3.本发明使用个性化设计、3D打印的外固定支具，制作快速，产品轻盈，使用者佩戴后不会对日常生活带来较为明显的不便。

4.本发明采用尼龙粉末制作而成，弹性模量接近真实骨组织，其与安装使用环境有很好的相融型。

5.本发明中已含复位操作技术（调节螺母调节钢针），安装时免去因反复确认而需要使用C臂机（C型臂）的情况，减少辐射对使用者造成的伤害。

附图说明

图1是本发明的使用状态示意图。

图2是本发明的使用状态示意图。

图3是本发明的使用状态示意图。

图4是本发明的使用状态示意图。

图5是本发明的卡紧件与固定塞示意图。

图6是本发明的使用状态示意图。

图7是本发明的使用状态示意图。

图8是本发明的第一支架结构示意图。

图9是本发明的第一支架结构示意图。

图10是本发明的第二支架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见图1-图10，本实施例的骨折外固定支具用于对胫骨300的骨折进行修复、固定，包括第一支架100、第二支架200、钢针410，所述第一支架100上设置有数个贯穿的第一镂空101，且第一支架100与第二支架200贴合的端面处附近设置有第一固定凸起110；

所述第二支架200与第一固定凸起110对应处设置有第二固定凸起220，所述第一固定凸起110、第二固定凸起220端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一固定凸起110、第二固定凸起220并与第一固定凸起110和/或第二固定凸起220通过螺纹旋合装配固定，以使第一支架100、第二支架200装配为一体；

所述第二支架200上还设置有底座210，所述底座210上设置有固定孔211、卡槽212、底座通孔213，所述固定孔211与底座通孔213连通，第二支架200至少在底座210四周设置有贯穿的第二镂空201，通过第二镂空201、缺口202有利于对钢针与皮肤穿刺处进行消毒、维护。

本实施例的第一镂空101、第二镂空201还有减轻整体重量、对整体强度影响不大的效果。

所述底座通孔213内安装有固定塞420，所述固定塞420上分别设置有限位环421、锁紧孔422、钢针通孔423，所述限位环421直径大于底座通孔213内径，从而使得限位环421与底座210端面贴紧而不能装入底座通孔213内；

所述固定塞420设置有锁紧孔422的部分装入底座通孔213内，且锁紧孔422与固定孔211连通，钢针410一端穿过钢针通孔423、穿刺过皮肤和肌肉后与需要矫正的骨折处骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹。

所述外螺纹可与设置在调节螺母430上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，所述卡槽212可与卡合半轴441卡合装配，所述卡合半轴441设置在卡紧件440一侧，所述卡紧件440另一侧上还设置有受力部分442。

实际使用时，本实施例经过如下步骤：

1.取得医学影像数据，采集获得病例区域骨组织及皮肤信息；

2.通过专业医学软件在计算机进行模拟复位，确认复位路径及复位后钢针位置；

3.根据规划好的骨组织及皮肤信息、复位路径、钢针位置等设计第一支架和第二支架尺寸（内侧面、长度、厚度、底座凸出第二支架或第一支架表面高度等）、底座在第二支架或第一支架（底座可以设置在第一支架上）上的位置和数量等；这里就可以根据不同病人的实际情况进行定制，而且在手术前就提前进行了术前规划，可大大提高成功率和效率；

4.设计中，支具结构（第一支架、第二支架）基本厚度3-5mm；支具上设置横向和/或纵向加强筋510，从而保证整体刚度和强度，加强筋510厚度3mm；支具与钢针接触部位设计有加强底座，底座靠近皮肤一侧开设缺口202，用于术后通过缺口202对钢针与皮肤接触处伸入棉签进行消毒，防止感染；钢针通过底座通孔和缺口可以方便的进入底座孔内；

5.设计完成后，使用SLS的3D打印技术，采用尼龙粉末材料打印制作出第一支架、第二支架。锁紧螺钉、内六角螺栓、调节螺母、钢针、卡紧件等是标准件，可以提前预制；利用3D打印技术首先制备效率高、时间段，而且尺寸精度高，可以满足术前的材料准备要求。

6.钢针尾部加工有M6标准外螺纹，外螺纹与调节螺母的螺纹孔旋合装配，可通过调节螺母及卡紧件440进行钢针轴向的调节。卡紧件440的卡合半轴441插入底座上的卡槽内，另一端的受力部分442与调节螺母430端面贴合，转动调节螺母时，由于调节螺母与受力部分442贴紧，从而会将钢针410在轴向上向远离皮肤方向拉动，从而通过旋转螺母达到钢针轴向调节的功能，当钢针轴向位置调节到位后，通过锁紧销或锁紧螺钉穿过固定孔211、锁紧孔422后与钢针410压紧即可将钢针和底座锁定。本实施例中锁紧螺钉与固定孔211通过螺纹旋合装配固定。

安装过程：

1.将本发明的第一支架、第二支架分别装到肢体相应位置，并装入内六角螺栓，使形成一个完整的支具；

3.调节支具位置，使钢针进入相应的底座通孔内，插入固定塞（钢针通孔423套装在钢针外），使钢针与底座在圆周方向上相对位置到位；

4.依次调节和锁定每个钢针，具体步骤是：将钢针尾部的外螺纹旋入调节螺母的螺纹孔中，插入卡紧件，旋转调节螺母，使钢针尾部端平面与调节螺母远离卡紧件的端面持平，旋入锁紧螺钉，将钢针与底座锁定，取出卡紧件，旋出调节螺母；

5.C臂机下透视，确保骨折复位正常；如有偏差，可适当进行微调（通过调节螺母微调）；

6.检查所有连接螺钉和锁定螺钉的紧固状态。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于3D打印的骨折外固定支具，其特征在于，包括第一支架、第二支架、钢针，第一支架、第二支架装配为一体；

所述第二支架、第一支架至少其中一个上设置有底座，所述底座上设置有固定孔、卡槽、底座通孔，所述卡槽开设于所述底座的侧面，所述固定孔与底座通孔连通；

所述底座通孔内安装有固定塞，所述固定塞上分别设置有限位环、锁紧孔、钢针通孔，所述限位环不能穿过底座通孔；

所述固定塞设置有锁紧孔的部分装入底座通孔内，且锁紧孔与固定孔连通，钢针一端穿过钢针通孔、穿刺过皮肤和肌肉后与骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹；

所述外螺纹能够与设置在调节螺母上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，卡槽能够与卡合半轴卡合装配，卡合半轴设置在卡紧件上，卡紧件上还设置有受力部分，所述受力部分与所述调节螺母端面贴合，转动所述调节螺母时，由于所述调节螺母与所述受力部分贴紧，从而会将所述钢针在轴向上向远离皮肤方向拉动，从而通过旋转所述螺母达到所述钢针轴向调节的功能。

2.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，所述第一支架上设置有数个贯穿的第一镂空。

3.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架与第二支架贴合的端面处附近设置有第一固定凸起；所述第二支架与第一固定凸起对应处设置有第二固定凸起，所述第一固定凸起、第二固定凸起端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一固定凸起、第二固定凸起并与第一固定凸起和/或第二固定凸起通过螺纹旋合装配固定，以使第一支架、第二支架装配为一体。

4.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，第二支架至少在底座四周设置有贯穿的第二镂空。

5.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，底座在底座通孔靠近皮肤的一侧开设缺口，缺口将钢针与皮肤穿刺处和底座之间分割出间隙。

6.如权利要求5所述的骨折外固定支具，其特征在于，所述缺口将所述钢针与皮肤穿刺处和所述底座之间分割出至少1厘米的间隙。

7.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架、第二支架基本厚度3-5mm。

8.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架、第二支架上设置横向和/或纵向加强筋，加强筋厚度3mm。

9.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架、第二支架采用尼龙制作。

10.一种权利要求1-9任一项所述骨折外固定支具的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.取得医学影像数据，采集获得病例区域骨组织及皮肤信息；

S2.通过医学软件在计算机进行模拟复位，确认复位路径及复位后钢针位置；

S3.根据规划好的骨组织及皮肤信息、复位路径、钢针位置设计第一支架和第二支架尺寸、底座在第二支架或第一支架上的位置和数量；

S4.设计完成后，使用3D打印技术，采用尼龙粉末材料打印制作出第一支架、第二支架。

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