CN206809370U - 一种基于3d打印的固定式轻量化踝足矫形器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，属于医疗器械技术领域。本实用新型包括小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部，小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部采用3D打印一体成型，该踝足矫形器上设有捆绑装置，脚掌支撑部的两侧设有侧翼，踝关节支撑部的踝骨部被切除，且踝关节支撑部靠近踝骨部的位置和小腿支撑部靠近腓肠肌下部的位置壁厚加厚，小腿支撑部靠近内外腓肠肌后侧的位置设置有若干镂空孔洞。本实用新型的矫形器，其外形利用3D打印技术生成，并根据有限元分析对矫形器的结构进行优化，不仅结构强度高，而且产品重量大幅降低，同时踝足矫形器与足关节几乎不发生摩擦，佩戴更加舒服。

Description

一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器

技术领域

本实用新型涉及一种踝足矫形器，更具体地说，涉及一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器。

背景技术

足是人体承重的最大支撑部位，负荷由距骨传至腓骨，约承受体重的1/6。踝足部畸形后，将使下肢受力处于更加不利的位置。从临床病例来看，多种疾病均可导致异常步态的发生，通常表现为步行速度过慢，步幅过小，站立期长，足尖触地，重心转移不正常、屈曲步、旋转步等问题。步行障碍对患者而言是影响正常生活的最大功能障碍之一，广大的患者对恢复功能障碍均存在较大的需求。

踝足矫形器作为一种下肢矫形辅助用具，在提高患者平衡能力、改善异常步态方面起到了十分重要的作用。传统的踝足矫形器一般不能完全与患者的踝足相匹配，因此在使用矫形器时常常感到不舒服，并且传统的踝足矫形器还具有重量大等缺点，佩戴后行走不便。3D打印技术的兴起为踝足矫形器的发展提供了新的助力，利用3D打印技术能够根据不同患者的特点设计和制作出定制型踝足矫形器，提高踝足矫形器的佩戴舒适度，并且可以实现轻量化设计，减轻踝足矫形器的重量。但是，目前利用3D打印技术来设计踝足矫形器的技术方案并不多，因此亟需设计一款轻量化踝足矫形器来满足患者的使用需求。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有踝足矫形器重量大、佩戴不舒适等不足，提供一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，采用本实用新型的技术方案，矫形器的外形利用3D打印技术生成，并对矫形器的结构进行优化，不仅结构强度高，而且产品重量大幅降低，同时踝足矫形器与足关节几乎不发生摩擦，佩戴更加舒服。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，包括小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部，所述的小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部采用3D打印一体成型，该踝足矫形器上设有捆绑装置，所述的脚掌支撑部的两侧设有侧翼，所述的踝关节支撑部的踝骨部被切除，且踝关节支撑部靠近踝骨部的位置和小腿支撑部靠近腓肠肌下部的位置壁厚加厚，所述的小腿支撑部靠近内外腓肠肌后侧的位置设置有若干镂空孔洞。

更进一步地，所述的小腿支撑部的后侧中部自下而上地保留有一根支撑条。

更进一步地，所述的小腿支撑部的顶端设有外翻边。

更进一步地，所述的小腿支撑部和脚掌支撑部之间呈90°。

更进一步地，所述的捆绑装置分别设置在小腿支撑部的腓肠肌上部和腓肠肌下部、以及踝关节支撑部的距骨部附近。

更进一步地，所述的捆绑装置采用尼龙魔术贴。

更进一步地，所述的尼龙魔术贴采用不干胶或铆钉锚固固定在踝足矫形器上。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部采用3D打印一体成型，具有高强、高韧、贴合肢体等特性，踝关节支撑部的踝骨部被切除，防止摩擦踝骨，且踝关节支撑部靠近踝骨部的位置和小腿支撑部靠近腓肠肌下部的位置壁厚加厚，提高应力集中部位的结构强度，小腿支撑部靠近内外腓肠肌后侧的位置设置有若干镂空孔洞，采用减材设计来降低产品重量；该踝足矫形器的外形利用3D打印技术生成，并对矫形器的结构进行优化，不仅结构强度高，而且产品重量大幅降低，同时踝足矫形器与足关节几乎不发生摩擦，佩戴更加舒服；

(2)本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其小腿支撑部的后侧中部自下而上地保留有一根支撑条，提高了踝足矫形器的整体刚度和强度；

(3)本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其小腿支撑部的顶端设有外翻边，有效防止了挤压患者的腓肠肌，保证了穿戴舒适度；

(4)本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其小腿支撑部和脚掌支撑部之间呈90°，可有效预防和矫正肢体的畸形，具有抑制张力、支撑、稳定和改善功能等作用；

(5)本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其捆绑装置分别设置在小腿支撑部的腓肠肌上部和腓肠肌下部、以及踝关节支撑部的距骨部附近，采用捆绑固定，固定牢靠，穿戴方便舒适；

(6)本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其捆绑装置采用尼龙魔术贴，且尼龙魔术贴采用不干胶或铆钉锚固固定在踝足矫形器上，结构简单，使用方便，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型中患者踝足三维扫描示意图；

图2和图3为本实用新型中初始踝足矫形器的受力分析示意图；

图4为本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器的结构示意图；

图5为本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器的捆绑穿戴示意图。

示意图中的标号说明：

1、小腿支撑部；1-1、外翻边；1-2、镂空孔洞；1-3、支撑条；1-4、腓肠肌上部；1-5、腓肠肌下部；2、踝关节支撑部；2-1、踝骨部；2-2、距骨部；3、脚掌支撑部；3-1、侧翼；4、捆绑装置。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

本实施例的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，采用3D打印技术成型，如图1所示，该踝足矫形器的外形是根据患者下肢扫描数据进行设计的，扫描患者下肢数据后，按照图1中的曲面进行切割。然后对扫面获得的三维模型进行受力分析，如图2和图3所示，找出三维模型中应力较大处和应力较小处，为后续优化奠定基础。

经过优化设计后，如图4所示，本实施例的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，包括小腿支撑部1、踝关节支撑部2和脚掌支撑部3，小腿支撑部1、踝关节支撑部2和脚掌支撑部3采用3D打印一体成型，具体地，根据矫形器的有限元分析结果，选用合适的3D打印材料，采用SLA的方式进行打印而成，其外形与患者下肢踝足形状相匹配，保证了穿戴舒适性，具有抑制张力、支撑、稳定和改善功能等作用。该踝足矫形器上设有捆绑装置4，用于实现踝足矫形器的穿戴；脚掌支撑部3的两侧设有侧翼3-1，用于防止患者足部内翻或外翻，起到矫正作用；踝关节支撑部2的踝骨部2-1被切除，有效防止了矫形器摩擦踝骨，提高了穿戴舒适度；并且，根据图2和图3的应力分析可知，踝关节支撑部2靠近踝骨部2-1的位置和小腿支撑部1靠近腓肠肌下部1-5的位置为应力较大处，为保证该处结构强度，上述位置的壁厚加厚；而小腿支撑部1靠近内外腓肠肌后侧的位置为应力较小处，为使矫形器轻量化，在该处设置有若干镂空孔洞1-2，不仅降低了矫形器的重量，而且通风透气，使佩戴更加舒适；上述的镂空孔洞1-2根据有限元计算结果，采用voronoi网格进行开洞处理。本实施例的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，主要用于预防和矫正肢体的畸形，利用3D打印技术生成，并对矫形器的结构进行优化，不仅结构强度高，而且产品重量大幅降低，同时踝足矫形器与足关节几乎不发生摩擦，佩戴更加舒服。

接续图4所示，在本实施例中，在采用voronoi网格进行开洞处理时，在小腿支撑部1的后侧中部自下而上地保留有一根支撑条1-3，提高了踝足矫形器的整体刚度和强度。小腿支撑部1的顶端设有外翻边1-1，有效防止了挤压患者的腓肠肌，保证了穿戴舒适度。小腿支撑部1和脚掌支撑部3之间呈90°，可有效预防和矫正肢体的畸形，如足下垂、足内翻、足外翻等，具有抑制张力、支撑、稳定和改善功能等作用。

在本实施例中，上述的捆绑装置4分别设置在小腿支撑部1的腓肠肌上部1-4和腓肠肌下部1-5、以及踝关节支撑部2的距骨部2-2附近，采用捆绑固定，固定牢靠，穿戴方便舒适。捆绑装置4采用尼龙魔术贴，且尼龙魔术贴采用不干胶或铆钉锚固固定在踝足矫形器上，结构简单，使用方便，成本低廉。如图5所示，穿戴时，将矫形器穿在患者踝足上，然后将尼龙魔术贴缠绕一圈固定在患者小腿上，从而完成穿戴。

应当理解，本实施例的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其边界线均采用光滑曲线，表面也采用光滑表面，以保证穿戴舒适性。

本实用新型的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其外形利用3D打印技术生成，并根据有限元分析对矫形器的结构进行优化，不仅结构强度高，而且产品重量大幅降低，同时踝足矫形器与足关节形状相匹配，几乎不发生摩擦，佩戴更加舒服；并可有效的矫正肢体畸形，如足下垂、足内翻、足外翻等。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，包括小腿支撑部(1)、踝关节支撑部(2)和脚掌支撑部(3)，所述的小腿支撑部(1)、踝关节支撑部(2)和脚掌支撑部(3)采用3D打印一体成型，该踝足矫形器上设有捆绑装置(4)，所述的脚掌支撑部(3)的两侧设有侧翼(3-1)，其特征在于：所述的踝关节支撑部(2)的踝骨部(2-1)被切除，且踝关节支撑部(2)靠近踝骨部(2-1)的位置和小腿支撑部(1)靠近腓肠肌下部(1-5)的位置壁厚加厚，所述的小腿支撑部(1)靠近内外腓肠肌后侧的位置设置有若干镂空孔洞(1-2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其特征在于：所述的小腿支撑部(1)的后侧中部自下而上地保留有一根支撑条(1-3)。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其特征在于：所述的小腿支撑部(1)的顶端设有外翻边(1-1)。

4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其特征在于：所述的小腿支撑部(1)和脚掌支撑部(3)之间呈90°。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其特征在于：所述的捆绑装置(4)分别设置在小腿支撑部(1)的腓肠肌上部(1-4)和腓肠肌下部(1-5)、以及踝关节支撑部(2)的距骨部(2-2)附近。

6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其特征在于：所述的捆绑装置(4)采用尼龙魔术贴。

7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，其特征在于：所述的尼龙魔术贴采用不干胶或铆钉锚固定在踝足矫形器上。