CN112022467A - 一种基于3d打印的可调式马蹄内翻足矫正装置 - Google Patents

Abstract

一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，其中，小腿部、足跟部和前脚掌部通过设置于两侧的连接体互相连接；连接体包括前连接杆、前连接部、后连接部和主关节；前连接杆一端连接前脚掌部，另一端通过前连接部与主关节连接；后连接部一端连接足跟部，另一端与主关节连接；主关节与小腿部连接；小腿部覆盖小腿60%区域，开口向前；足跟部呈半球包裹式覆盖跟骨，止于外踝下方、距骨体；前脚掌部半包裹式覆盖前脚掌，包括第一至第五跖骨，第一至第五近端和远端趾骨，上方开口。本矫正装置在足踝解剖、器械创新、临床应用的基础上，根据患者的畸形情况，个性化的调整两侧矫正力的大小，从而达到有效矫正畸形的目的，形成了新的外固定矫形技术体系。

Description

一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置

技术领域

本发明涉及马蹄内翻足矫正领域，具体涉及一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置。

背景技术

马蹄内翻足是临床下肢畸形中最常见的畸形，病因复杂，其特点是前足内收、中足高弓、后足内翻和跖屈畸形，随着年龄的增长逐渐加重。新生儿的发病率为1‰~4.5‰，男女之比为2:1，单侧多于双侧。马蹄内翻足畸形不仅严重破坏了足的正常功能，影响患者的日常生活，而且会造成一系列下肢不等长、骨盆倾斜、脊柱侧弯等继发问题。现有的主要治疗方法是ponseti序列石膏矫形法。

ponseti序列石膏矫形法在新生儿7-10天时开始进行石膏矫形，每7天更换一次，依次矫正马蹄内翻足的高弓足、内收、内翻和部分马蹄畸形，随后经过经皮切腱手术矫正背伸功能，并以石膏矫形3周，随后需佩戴3年左右支具维持矫形效果，降低复发几率。传统石膏固定舒适感差，长时间的足踝固定会影响血液循环与足部关节的发育，石膏压疮易发生，并且每次更换石膏时需要使用电锯锯开石膏，患儿易受惊吓，经验不足的医生甚至容易划伤患儿皮肤，拆除耗时长；目前也有人设计外矫形器，但没有一种矫形器是根据马蹄内翻足疾病的病理特点以及治疗原理设计，且传统方法制备的支具与患儿体表匹配度差，因此导致效果不佳、患儿不配合等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，根据患者个性化定制，实现可调节式精准矫正，解决传统矫形器批量化生产、舒适感差、结构复杂笨重、矫形效果不佳等问题。

一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，包括小腿部、足跟部、前脚掌部、连接体；

所述小腿部、足跟部和前脚掌部通过设置于两侧的连接体互相连接；

所述连接体包括前连接杆、前连接部、后连接部和主关节；所述前连接杆一端连接前脚掌部，另一端通过前连接部与主关节连接；所述后连接部一端连接足跟部，另一端与主关节连接；所述主关节与小腿部连接；

所述小腿部覆盖小腿60%区域，开口向前；

所述足跟部呈半球包裹式覆盖跟骨，止于外踝下方、距骨体；

所述前脚掌部半包裹式覆盖前脚掌，包括第一至第五跖骨，第一至第五近端和远端趾骨，上方开口；

所述小腿部、足跟部和前脚掌部通过3D打印技术根据患者实现个性化定制。

进一步地，所述前连接杆的一端上开有调节孔，另一端为半圆柱状的前安装部，前安装部上设有前安装孔；所述前连接部包括前球形件和与前球形件通过圆杆连接的套筒，套筒上开有调节孔；所述主关节包括主固定部，以及设置在主固定部两端的球形囊，主固定部上开有主安装孔，球形囊上开有球形调节孔；所述后连接部包括后球形件和与后球形件通过圆杆连接的后安装部，后安装部的端部为半圆柱状并开有后安装孔。

进一步地，所述前连接杆通过前安装部和前安装孔与前脚掌部固定，与前连接补通过调节孔和插棒连接，调节伸长与缩短，用于将第一跖骨抬起，将脚底摆平，矫正中足高弓和跖屈畸形。

进一步地，所述前连接部与主关节通过前球形件和球形囊的球窝形式连接，通过球形调节孔和插棒的结构调节两者位置以矫正前足内收畸形。

进一步地，所述后连接部与主关节通过后球形件和球形囊的球窝形式连接，通过球形调节孔和插棒的结构调节两者位置以矫正后足内翻畸形。

进一步地，所述连接体的主关节安装在小腿部的底端，将足跟部、前脚掌部和小腿部整合在一起，形成稳定的三角结构。

本发明达到的有益效果为：（1）本发明采用3D打印技术，通过对患者进行光学扫描获取患者下肢精确的尺寸数据，根据患者体型量身定做，贴合度好、误差小、舒适度高，从而患者依从性好；（2）本发明操作简便、矫正调整轻快、固定精准、不易卡锁；（3）本发明整体结构简单、重量轻、成本低；（4）本发明可通过两侧结构同时构建矫正力，有针对性的、个性化的进行组合、调控，操作灵活，实现了多角度的矫正。

综上，本发明在足踝解剖、器械创新、临床应用的基础上，根据患者的畸形情况，个性化的调整两侧矫正力的大小，从而达到有效矫正畸形的目的，形成了新的外固定矫形技术体系。

附图说明

图1为本发明于一实施例中的3D打印可调式马蹄内翻足矫正装置的结构示意图。

图2为本发明于一实施例中的连接体结构示意图。

图3为本发明于一实施例中的前连接杆结构示意图。

图4为本发明于一实施例中的前连接结构示意图。

图5为本发明于一实施例中的主关节结构示意图。

图6为本发明于一实施例中的后连接结构示意图。

图7为本发明于一实施例中的插棒结构示意图。

图中，1-小腿部，2-足跟部，3-前脚掌部，4-连接体，41-前连接杆，42-前连接部，43-主关节，44-后连接部，411-调节孔，412-前安装孔，413-前安装部，421-前球形件，422-套筒，423-调节孔，431-主固定部，432-主安装孔，433-球形调节孔，434-球形囊，441-后球形件，442-后安装部，443-后安装孔，5-插棒。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，展示本发明实施例中的一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置结构示意图。如图所示，包括：小腿部1、足跟部2、前脚掌部3、连接体4；小腿部1为小腿固定部；足跟部2为足跟矫正施力部；前脚掌部3为前脚掌矫正施力部；连接体4设置有前连接杆41、前连接部42、主关节43、后连接部44；前连接杆41设置有杆调节孔411、前安装孔412、前安装部413；前连接部42设置有前球形件421、套筒422、调节孔423；主关节43设置有主固定部431、主安装孔432、球形调节孔433、球形囊434；后连接部44设置有后球形件441、后安装部442、后安装孔443。

本发明提供的一种3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，通过获取患者足部的三维扫描图像数据，或者，X光片和CT；导入三维建模软件并设计出患者的马蹄内翻足畸形程度。通过获取静止状态下马蹄内翻足的具体形态，使用计算机进行建模设计并3D打印。本校正装置能够根据不同患者的情况进行个性化设计，使其完全贴合患者的足部，实现个性化、精准化和定制式的治疗。

本发明通过光学三维扫描仪对足部畸形进行捕捉，从而获得足部表面的空间坐标。相对于传统定制工艺而言，光学三维扫描收集简单、方便、准确。非接触式光学扫描仪对人体没有危害，不存在辐射，能采集高精度的点云数据，可以做到量体裁衣，对足部进行精准扫描。将相应数据导入三维建模软件，根据患者的足部尺寸、计划达到的矫正程度，进行计算机设计，并通过3D打印得到，可以达到更好的治疗效果。

于一实施例中，小腿部1为主要的固定部分，覆盖小腿60%区域，开口向前，可轻松穿戴。足跟部2为足跟施力矫正部分，呈半球包裹式覆盖跟骨，止于外踝下方、距骨体。前脚掌部3半包裹式覆盖前脚掌，包括第一至第五跖骨，第一至第五近端和远端趾骨，上方开口。

于一实施例中，3D打印技术所采用的材料包括但不限于：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。

于一实施例中，连接体4由前连接杆41、前连接部42、主关节43、后连接部44。连接体4为主要的连接、固定、调节、矫正装置。

于一实施例中，前连接杆41长50mm，直径为6mm，包括杆调节孔411、前安装孔412、前安装部413。杆调节孔411共有4个，直径2mm，之间间隔1mm，与套筒424相连接，通过选取不同的调节孔插入插棒5，具有伸缩来调节长短的功能。前安装孔412共2个，直径3mm，之间间隔3mm，用以固定前连接杆41与前脚掌部3。前安装部413为半圆柱体，长20mm，通过2个前安装孔412与前脚掌部3相固定。

于一实施例中，前连接部42设置有前球形件421、套筒422、调节孔423。前球形件42.1为一直径9mm的球体，通过一直径2mm、长15mm的圆柱与套筒42.2相连接。套筒42.2长15mm，厚1mm，外径8mm，内径6mm，与前连接杆41相连。调节孔42.3共有4个，直径2mm，之间间隔1mm，与杆调节孔41.1，通过插棒5固定，用来调节长度，实现可调式伸缩功能。

于一实施例中，主关节43设置有主固定部431、主安装孔432、球形调节孔433、球形囊434。主固定部43.1呈弧状，厚度为5mm，通过主安装孔432固定于小腿部1。主安装孔432共有3个，直径3mm，之间间隔3mm，为主要固定装置。球形调节孔433共6个，两端各3个，直径2mm，之间间隔3mm，用来固定前球形件421在球形囊434内的角度。球形囊434为一球窝型结构，直径为13mm，内中空，外一开口，开口外径8.5mm、内径6.5mm。球形囊434包裹前球形件421，前球形件421具有一定的活动度，可根据需求向各个方向进行调节，插棒5在球形调节孔433进行固定。

于一实施例中，后连接部44设置有后球形件441、后安装部442、后安装孔443。后球形件441为一直径9mm的球体，通过一直径2mm、长10mm的圆柱与后安装部442相连接。后安装部442半圆柱体，长20mm，通过2个后安装孔44.3与足跟部2相固定。后安装孔443共2个，直径3mm，之间间隔4mm，用以固定后连接部44与足跟部2。

于一实施例中，球形囊434包裹后球形件441，后球形件441具有一定的活动度，可根据需求向各个方向进行调节，插棒5在球形调节孔433进行固定。

于一实施例中，插棒5为长8mm，直径为2mm的圆柱体铁棒，将其查入用以固定杆调节孔411、调节孔423、球形调节孔433，实现调节功能。

于一实施例中，位于两侧的2个连接体4将小腿部1、足跟部2、前脚掌部3固定为一个整体矫正马蹄内翻足内翻畸形。

通过上述方式制作的马蹄内翻足矫正装置能够符合患者足部解剖特征，患者佩戴舒服，无不适感，依从性高，有效矫正马蹄内翻足畸形。

本发明提供一种用于马蹄内翻足畸形矫正的装置，具有如下有益效果。

1)该装置具备良好的可调节功能，以满足具有不同身体尺寸的患者的需求。

2)该装置套筒42.2与前连接杆41相连，通过杆调节孔41.1与调节孔42.3来调节长短，实现伸缩功能，用于将第一跖骨抬起，将脚底摆平，矫正中足高弓和恢复脱位。

3)该装置主关节43设置有球形囊43.4，与前球形件42.1、后球形件44.1相连接，通过插棒5与球形调节孔43.3来控制矫正方向，可以距骨为中心矫正前足内收畸形和后足内翻畸形。

4) 该装置部分使用3D打印技术制作，具有轻便透气、符合解剖结构、舒适美观等优点，且其表面精度高，极大地提高了患者佩戴的依从性。

综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，包括小腿部、足跟部、前脚掌部、连接体，其特征在于：

所述小腿部、足跟部和前脚掌部通过设置于两侧的连接体互相连接；

所述连接体包括前连接杆、前连接部、后连接部和主关节；所述前连接杆一端连接前脚掌部，另一端通过前连接部与主关节连接；所述后连接部一端连接足跟部，另一端与主关节连接；所述主关节与小腿部连接；

所述小腿部覆盖小腿60%区域，开口向前；

所述足跟部呈半球包裹式覆盖跟骨，止于外踝下方、距骨体；

所述前脚掌部半包裹式覆盖前脚掌，包括第一至第五跖骨，第一至第五近端和远端趾骨，上方开口；

所述小腿部、足跟部和前脚掌部通过3D打印技术根据患者实现个性化定制。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，其特征在于：所述前连接杆的一端上开有调节孔，另一端为半圆柱状的前安装部，前安装部上设有前安装孔；所述前连接部包括前球形件和与前球形件通过圆杆连接的套筒，套筒上开有调节孔；所述主关节包括主固定部，以及设置在主固定部两端的球形囊，主固定部上开有主安装孔，球形囊上开有球形调节孔；所述后连接部包括后球形件和与后球形件通过圆杆连接的后安装部，后安装部的端部为半圆柱状并开有后安装孔。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，其特征在于：所述前连接杆通过前安装部和前安装孔与前脚掌部固定，与前连接补通过调节孔和插棒连接，调节伸长与缩短，用于将第一跖骨抬起，将脚底摆平，矫正中足高弓和跖屈畸形。

4.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，其特征在于：所述前连接部与主关节通过前球形件和球形囊的球窝形式连接，通过球形调节孔和插棒的结构调节两者位置以矫正前足内收畸形。

5.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，其特征在于：所述后连接部与主关节通过后球形件和球形囊的球窝形式连接，通过球形调节孔和插棒的结构调节两者位置以矫正后足内翻畸形。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的可调式马蹄内翻足矫正装置，其特征在于：所述连接体的主关节安装在小腿部的底端，将足跟部、前脚掌部和小腿部整合在一起，形成稳定的三角结构。

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