一种3D打印骨科固定器械的制备方法

摘要

本发明公开了一种3D打印骨科固定器械的制备方法，包括以下步骤，S1、colles骨折部位三维模型重建，S2、定制骨科固定系统的设计，S3、定制骨科固定系统的加工，S4、骨科固定器械材料的强度检测及优化。本发明骨科固定系统的大小和形状可以更具患者自身骨骼和软组织的形状进行定制，实现骨科固定系统的个体化定制，并且能够根据骨骼断裂的位置和大小灵活改变骨科固定系统的设计，骨科固定系统与骨骼接触的面精确，符合应力分散原则，并且固定器械通过3D打印技术打印，制造精度高，价格便宜适合个体化定制，并且制造出的骨科固定器械，通过强度检测及优化设计后，进一步不杜绝固定器械与骨骼或软组织不锲合或受力差的问题。

主权项

一种3D打印骨科固定器械的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、colles骨折部位三维模型重建，依据患者术前CT及MRI扫描二维图像进行桡骨处的三维模型重建，其中，使用螺旋CT，以1mm的间隔，沿轴向进行断层扫描，扫描结果导入三维重建软件Mimics，进行组织切割，获取骨、皮肤、肌肉三维模型，结果导入Solidworks软件中建立骨折手臂三维模型，并虚拟切割出骨折线处的骨折部三维模型；S2、定制骨科固定系统的设计，比照正常桡骨，colles骨折部位三维模型即桡骨的缺损部位进行修正后，建立骨科固定系统的三维数字模型，并将数据转换为工业计算机辅助设计和制造软件能够识别的数据；S3、定制骨科固定系统的加工，运用3D打印机打印出colles骨折部位的骨科固定系统；S4、骨科固定器械材料的强度检测及优化，运用生物力学试验机测量计算3D打印骨科固定系统的材料学参数，利用有限元分析检测骨科固定系统的强度，材料学参数包括骨科固定系统的弹性模量、弯曲强度、抗拉强度、压缩强度、剪切强度、扭转强度、疲劳极限、疲劳寿命，利用有限元分析检测骨科固定系统的强度又包括以下步骤：S41、网格划分及有限元模型的建立，将Mimics软件下生成的骨骼三维模型导入Ansys软件，对模型进行有限元网格划分，之后将划分后的三维实体网格导入Mimics，根据骨骼的CT图像灰度与弹性模量的对应关系，对骨骼单元赋予材料属性，然后再导回Ansys软件，将在Solidworks软件中建立传统骨科固定系统的三维数字模型，以及3D打印骨科固定系统的三维数字模型，导入Ansys软件，进行有限元网格划分；S42、强度检测及优化，根据生物力学试验机测量计算材料学参数，采用给骨科固定系统垂直固定后，轴向加压、三点弯曲以及扭转三种加载方式：轴向加压为桡骨近端固定，远端施加力，施力大小为200N；三点弯曲为模拟固定桡骨远端与近端，分别在桡骨中段向掌侧与背侧施加力，施力大小为1000N；扭转为桡骨近端固定，远端施加扭转力，施力大小为20N，运用有限元求解器获得在加载条件下骨折部节点的应力均值后，对骨科固定系统的三维数字模型进行优化调整。