CN112704588B

CN112704588B - 一种基于3d打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置

Info

Publication number: CN112704588B
Application number: CN202011516748.9A
Authority: CN
Inventors: 王国栋; 卞继超; 苑龙; 李森
Original assignee: AFFILIATED HOSPITAL OF JINING MEDICAL UNIVERSITY
Current assignee: AFFILIATED HOSPITAL OF JINING MEDICAL UNIVERSITY
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2040-12-21
Also published as: CN112704588A

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，属于医疗器械技术领域。该装置包括母套、子套和活动杆，所述母套的侧面设置有子套，所述母套和子套之间设置有活动杆，所述母套和子套均分设有基板和卡板，所述基板和卡板的表面均开设有走线槽，所述走线槽内套接有固定环，所述基板和卡板的相背面均固定连接有连接块，所述母套和子套的内表面贴合有布垫；通过设置活动杆将母套和子套活动连接起来，并利用母套和子套固定在关节侧面，形成外骨骼结构，利用拉力杆的拉力和推力，在关节活动中提供辅助作用力，从而达到减轻关节负担的作用，同时又可保证轻症患者在允许范围内的活动能力，减轻对患者正常生活的影响。

Description

一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置。

背景技术

关节软骨损伤的修复方式有很多，如简单的清理手术，射频消融、软骨细胞移植、骨软骨移植、工程软骨等进行修复等,目前很多仍在研究中，缺少公认的确切有效的方式。膝关节软骨磨损的常规保守治疗包括应用消炎止疼药、理疗，针灸、膏药等对症治疗,这些治疗能暂时缓解不良症状，取得较好的治疗效果，但是无法防止病情恶化。对于病情较重的患者，有时候也可以采取手术治疗。

1、现有技术中，关节软骨损伤过程中需要根军关节损伤程度对关节进行不同幅度的固定，以防止再次损伤，常见的损伤修复装置多采用石膏等物直接将患者肢体固定，面对轻症患者时，其关节往往仍可以进行小幅度活动，固定结构影响轻症患者的正常活动，且缺乏辅助受力能力，在允许小幅度活动的同时无法替代关节承受外力。

2、现有技术中，关节损伤修复装置缺乏一定的调节功能，难以根据患者肢体特征进行修改，往往导致患者舒适度低，且固定效果也不理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，包括母套、子套和活动杆，所述母套的侧面设置有子套，所述母套和子套之间设置有活动杆；

所述母套和子套均分设有基板和卡板，所述基板和卡板的表面均开设有走线槽，所述走线槽内套接有固定环，所述基板和卡板的相背面均固定连接有连接块，所述母套和子套的内表面贴合有布垫；

所述母套的基板的侧面固定连接有套环，所述套环的上下内壁开设有活动槽，所述套环的内部活动连接有连杆，所述连杆位于套环内的一端上下表面固定连接有凸笋，所述连杆远离母套的一端套接有支杆，所述连杆的侧面螺纹连接有固定螺栓，所述连杆的末端固定连接有尼龙绳环；

所述活动杆的两端设置有调节螺栓，所述调节螺栓的两端螺纹连接有滑块，所述调节螺栓的中间设置有螺纹筒，所述滑块之间固定连接有拉力杆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述基板和卡板使用D打印技术，所述母套和子套的内壁形状依据患者关节两侧肢体外形打印制成，所述布垫设置在母套和子套与肢体之间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述活动杆两个分杆，两个分杆之间通过通过转动轴连接，所述拉力杆设置在活动杆侧面并与活动杆呈品字形布局，且连接两个拉力杆的调节螺栓两端螺纹对称设置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述活动杆的两端固定连接有连接板，所述连接板的侧面固定连接有插杆，所述连接板的上下表面开设有卡槽，所述连接块表面设置有与连接板相适配的卡笋和插孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述拉力杆包括有套筒，所述套筒的一端内部转动连接有调节筒，所述调节筒的内表面开设有螺纹，且螺纹以调节筒中线为分界线反向相对设置，所述调节筒的内部螺纹连接有两个限位板，所述套筒的内部设置有定位杆，所述定位杆贯穿限位板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述套筒的内部固定连接有弹簧，所述套筒通过弹簧活动连接有内杆，所述内杆位于套筒内的一端外缘设置有挡板且所述挡板位于两个限位板之间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固定环为常规卡箍结构，其开口处通过连接螺栓固定。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固定螺栓贯穿连杆侧壁与支杆表面紧密贴合，所述支杆与固定螺栓相对的一侧表面设置有波浪面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述尼龙绳环使用常规书包背带设计，以实现尼龙绳环的长度调节及扣和。

作为本发明的一种优选技术方案，所述套环内壁横截面宽于连杆横截面，所述凸笋活动连接在活动槽内，所述活动槽呈长条状。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，具备以下有益效果：

(1)该装置通过设置活动杆将母套和子套活动连接起来，并利用母套和子套固定在关节侧面，形成外骨骼结构，利用拉力杆的拉力和推力，在关节活动中提供辅助作用力，从而达到减轻关节负担的作用，同时又可保证轻症患者在允许范围内的活动能力，减轻对患者正常生活的影响。

(2)该装置通过设置基板和卡板相互扣和组成筒状结构，将装置固定在患者肢体外侧，基板和卡板使用3D打印技术，并与活动杆活动连接，方便对母套和子套的形状进行定制和调整，使装置更加符合不同患者的肢体特征，提高使用舒适度的同时增强装置固定的稳定性。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置的固定环结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置的螺纹筒结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置的拉力杆结构示意图；

图5为本发明提出的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置的套环结构示意图；

图6为本发明提出的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置的固定螺栓结构示意图。

图中：1、母套；11、套环；12、活动槽；13、连杆；14、凸笋；15、支杆；16、固定螺栓；17、尼龙绳环；101、基板；102、卡板；103、走线槽；104、固定环；105、连接块；106、布垫；107、卡笋；108、插孔；109、连接螺栓；2、子套；3、活动杆；301、分杆；302、转动轴；303、连接板；304、插杆；305、卡槽；31、调节螺栓；32、滑块；33、螺纹筒；34、拉力杆；341、套筒；342、调节筒；343、限位板；344、定位杆；345、弹簧；346、内杆；347、挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，包括母套1、子套2和活动杆3，所述母套1的侧面设置有子套2，所述母套1和子套2之间设置有活动杆3，所述母套1和子套2均分设有基板101和卡板102，所述基板101和卡板102的表面均开设有走线槽103，所述走线槽103内套接有固定环104，所述基板101和卡板102的相背面均固定连接有连接块105，所述母套1和子套2的内表面贴合有布垫106，所述母套1的基板101的侧面固定连接有套环11，所述套环11的上下内壁开设有活动槽12，所述套环11的内部活动连接有连杆13，所述连杆13位于套环11内的一端上下表面固定连接有凸笋14，所述连杆13远离母套1的一端套接有支杆15，所述连杆13的侧面螺纹连接有固定螺栓16，所述连杆13的末端固定连接有尼龙绳环17，所述活动杆3的两端设置有调节螺栓31，所述调节螺栓31的两端螺纹连接有滑块32，所述调节螺栓31的中间设置有螺纹筒33，所述滑块32之间固定连接有拉力杆34。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述基板101和卡板102使用3D打印技术，所述母套1和子套2的内壁形状依据患者关节两侧肢体外形打印制成，所述布垫106设置在母套1和子套2与肢体之间。

本实施方案中，3D打印技术制成的基板101和卡板102可以根据患者体型进行定制，生产过程简单，同时也是装置的固定结构更加贴合患者的肢体轮廓，保证固定效果的同时提高患者舒适度。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述活动杆3两个分杆301，两个分杆301之间通过通过转动轴302连接，所述拉力杆34设置在活动杆3侧面并与活动杆3呈品字形布；所述活动杆3的两端固定连接有连接板303，所述连接板303的侧面固定连接有插杆304，所述连接板303的上下表面开设有卡槽305，所述连接块105表面设置有与连接板303相适配的卡笋107和插孔108。

本实施方案中，活动杆3在发生转动时，其侧面的拉力杆34发生拉伸或收缩，对活动杆3给予恢复原状的趋势，从而给装置所安装的关节提供辅助支撑作用，减少关节所受的力，通过活动杆3两端通过连接板303与连接块105卡接，方便对活动杆3进行拆装，方便对设备进行组装和结合，便于维护和替换零部件。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述拉力杆34包括有套筒341，所述套筒341的一端内部转动连接有调节筒342，所述调节筒342的内表面开设有螺纹，且螺纹以调节筒342中线为分界线反向相对设置，所述调节筒342的内部螺纹连接有两个限位板343，所述套筒341的内部设置有定位杆344，所述定位杆344贯穿限位板343；所述套筒341的内部固定连接有弹簧345，所述套筒341通过弹簧345活动连接有内杆346，所述内杆346位于套筒341内的一端外缘设置有挡板347且所述挡板347位于两个限位板343之间。

本实施方案中，调节筒342在转动过程中，由于限位板343被定位杆344限位无法转动，限位板343在螺纹扭力作用下反向运动，从而改变限位板343之间的挡板347的活动范围，进而对内杆346在套筒341内的伸缩幅度进行限制，从而限制活动杆3的弯折角度，对关节的活动范围起规范作用，防止关节活动过大影响损伤的修复。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述固定环104为常规卡箍结构，其开口处通过连接螺栓109固定。

本实施方案中，固定环104采用卡箍结构，固定方便，且对内部固定的基板101和卡板102的外形限制较小，使二者形状有一定的调整空间，提高基板101和卡板102外形的灵活度，方便二者的组合安装。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述固定螺栓16贯穿连杆13侧壁与支杆15表面紧密贴合，所述支杆15与固定螺栓16相对的一侧表面设置有波浪面。

本实施方案中，固定螺栓16贯穿连杆13后与支杆15的波浪面贴合，对支杆15在连杆13内的部分的长短起固定作用，从而限制连杆13与支杆15相背端的距离。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述尼龙绳环17使用常规书包背带设计，以实现尼龙绳环17的长度调节及扣和。

本实施方案中，尼龙绳环17远离母套1设置，对母套1与肢体间的固定起辅助作用，使用常规书包带设计，结构成熟，使用简单方便。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述套环11内壁横截面宽于连杆13横截面，所述凸笋14活动连接在活动槽12内，所述活动槽12呈长条状。

本实施方案中，套环11内壁横截面宽于连杆13横截面，使连杆13相对母套1具有一定的摆动空间，减小母套1固定在患者肢体处时带来的不适感。

在使用时，根据患者患病关节处的肢体特征利用3D打印技术定制基板101和卡板102，将基板101和卡板102相互扣和，形成母套1和子套2，并分别固定在患者肢体靠近躯干一端和远离躯干一端，拉伸支杆15并通过尼龙绳环17绑定在患者肢体上，完成装置的固定，根据患者所允许的互动范围，转动调节筒342，改变两个限位板343之间的距离，对拉力杆34的长度变化区间进行调整，进而改变装置的弯曲程度，从而对患者关节的活动范围进行限定，同时利用拉力杆34内弹簧345的弹力从两侧对弯折部分进行牵拉，促使其恢复伸直状态，给关节的承重受力提供辅助作用。

综上所述，该基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，通过设置活动杆3将母套1和子套2活动连接起来，并利用母套1和子套2固定在关节侧面，形成外骨骼结构，利用拉力杆34的拉力和推力，在关节活动中提供辅助作用力，从而达到减轻关节负担的作用，同时又可保证轻症患者在允许范围内的活动能力，减轻对患者正常生活的影响；通过设置基板101和卡板102相互扣和，组成筒状结构，将装置固定在患者肢体外侧，基板101和卡板102使用3D打印技术，并与活动杆3活动连接，方便对母套1和子套2的形状进行定制和调整，使装置更加符合不同患者的肢体特征，提高使用舒适度的同时增强装置固定的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“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。在没有更多限制的情况下，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，包括母套（1）、子套（2）和活动杆（3），其特征在于：所述母套（1）的侧面设置有子套（2），所述母套（1）和子套（2）之间设置有活动杆（3）；

所述母套（1）和子套（2）均分设有基板（101）和卡板（102），所述基板（101）和卡板（102）的表面均开设有走线槽（103），所述走线槽（103）内套接有固定环（104），所述基板（101）和卡板（102）的相背面均固定连接有连接块（105），所述母套（1）和子套（2）的内表面贴合有布垫（106）；

所述母套（1）的基板（101）的侧面固定连接有套环（11），所述套环（11）的上下内壁开设有活动槽（12），所述套环（11）的内部活动连接有连杆（13），所述连杆（13）位于套环（11）内的一端上下表面固定连接有凸笋（14），所述连杆（13）远离母套（1）的一端套接有支杆（15），所述连杆（13）的侧面螺纹连接有固定螺栓（16），所述连杆（13）的末端固定连接有尼龙绳环（17）；

所述活动杆（3）的两端设置有调节螺栓（31），所述调节螺栓（31）的两端螺纹连接有滑块（32），所述调节螺栓（31）的中间设置有螺纹筒（33），所述滑块（32）之间固定连接有拉力杆（34）；

所述拉力杆（34）包括有套筒（341），所述套筒（341）的一端内部转动连接有调节筒（342），所述调节筒（342）的内表面开设有螺纹，且螺纹以调节筒（342）中线为分界线反向相对设置，所述调节筒（342）的内部螺纹连接有两个限位板（343），所述套筒（341）的内部设置有定位杆（344），所述定位杆（344）贯穿限位板（343）。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述基板（101）和卡板（102）使用3D打印技术，所述母套（1）和子套（2）的内壁形状依据患者关节两侧肢体外形打印制成，所述布垫（106）设置在母套（1）和子套（2）与肢体之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述活动杆（3）两个分杆（301），两个分杆（301）之间通过通过转动轴（302）连接，所述拉力杆（34）设置在活动杆（3）侧面并与活动杆（3）呈品字形布局，且连接两个拉力杆（34）的调节螺栓（31）两端螺纹对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述活动杆（3）的两端固定连接有连接板（303），所述连接板（303）的侧面固定连接有插杆（304），所述连接板（303）的上下表面开设有卡槽（305），所述连接块（105）表面设置有与连接板（303）相适配的卡笋（107）和插孔（108）。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述套筒（341）的内部固定连接有弹簧（345），所述套筒（341）通过弹簧（345）活动连接有内杆（346），所述内杆（346）位于套筒（341）内的一端外缘设置有挡板（347）且所述挡板（347）位于两个限位板（343）之间。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述固定环（104）为常规卡箍结构，其开口处通过连接螺栓（109）固定。

7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述固定螺栓（16）贯穿连杆（13）侧壁与支杆（15）表面紧密贴合，所述支杆（15）与固定螺栓（16）相对的一侧表面设置有波浪面。

8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述尼龙绳环（17）使用常规书包背带设计，以实现尼龙绳环（17）的长度调节及扣和。

9.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的个性化定制关节软骨损伤修复装置，其特征在于：所述套环（11）内壁横截面宽于连杆（13）横截面，所述凸笋（14）活动连接在活动槽（12）内，所述活动槽（12）呈长条状。