深圳彩印店鋪協會

【新方法】一種用于患者個體化、3D打印的快速、智能自動化設計的解決方案

只看樓主 收藏 回復
  • - -
樓主
  

據統計全世界約有2.4%的人,一生中會發生各類骨折。傳統的治療就是石膏固定治療,但是這種治療方法有很多弊端,比如沉重、悶、丑、不透氣、會引發皮膚不適等。有沒有更好的辦法呢?近日,香港中文大學的研究者,就思考利用3d打印和掃描技術,開發一套自動智能快速的建模應用,來幫助病人獲得定制的骨科康復輔具。

?

他們的具體研究成果如下:

由于3d打印的康復輔具需要專業人員花費相當時間去手動設計,從而在效率上受到了制約。所以,兩位研究者想設計一套智能化的工具,來幫助康復醫師快速簡單的進行設計。

?

這套技術包括了幾種算法來生成有幾何特征的模型,并基本一步步完成以下幾個重要的關鍵步驟:

  1. 通過客觀測量數據建立基礎模型

  2. 在基礎模型基礎上,計算參考數據

  3. 模型的張開邊緣

  4. 創建實體模型

?

那么,我們來進行模擬一遍!


基礎模型和參考數據

通過3D掃描設備獲得原始數據,并裁剪出病人需要固定的區域。如圖1所示

?


從而獲得原始基礎模型,在此基礎上獲得中心線的測量數據。中心線的是利用VMTK的血管建模工具開源代碼包生成的。(有興趣的同學可以咨詢我們醫療部工程師:400-690-7753。如果你具備一定專業知識,也可以在:http://www.vmtk.org/download/下載。)


?

卷口邊緣生成

卷口邊緣是為了患者穿戴方便和穿戴后的舒適性考慮的設計特征,卷口口點附近的表面區域  邊緣延伸通過向量擴展。它的數學形式可以描述為:

這里整理者簡化解釋:他們矢量也是數列關系。同時注意的是不是所有中心線的點都參與計算。我們保留上下3-5mm的區域用于保護關節。在這里我們用了1.15做bi的系數。

?

創立表面陣列

然后需要在每個環上創界透氣孔的圓周整列。

參考思路和公式如下:

?



通過公式產生大量點然后產生輕量化陣列,布爾運算后獲得模型。同時考慮的開口佩戴的問題,因此略過數列、留白。


賦予厚度實體化

?每個三角面片根據自己矢量偏移一個厚度

是表面向量、t是厚度、是規范化的元素原始向量。因為曲面原因如果t過大的或導致模型自己的交叉,我們建議從1mm開始做起。

?

?

有限元分析

事后我們把假設為楊氏模量13000MPa.泊松比0.3 的高密度聚乙烯和聚丙烯材料,導入ANSYS中去,并且施加下圖的邊界條件。模擬出了結果。

最終,證明模型的安全因子是可控的。


3D打印

選用了國內SLA技術、通過CFDA1類康復設備認證材料打印的模型。至少比傳統石膏減輕1kg,感覺好棒!


【小編之言】醫者角度:通過這個解決方案,我們基本可以證明無需熟練專業的設計師的定制化智能化自動化的設計,未來可以在廣大基層臨床科室全面展開,對于希望從事這方面工作的人員來說絕對是好消息。從患者角度:這樣設計出來模型具有穿戴友好,提高了舒適度美觀度和實用性,對于病患來說也是非常有利的。但同時坦誠的指出,3D掃描、3D打印都是需要時間處理的,根據目前的情況從掃描到實際佩戴可能需要8-10小時,且有些角度難以掃全。若病人是急性患者,恐怕時間需要協調得更完美一些。當然,科技是在不斷進步的,我們也在尋找更快的掃描儀,例如Creamform HCP(專業醫療掃描儀)來解決。目前來說,3D掃描和3D打印并沒有你在《十二生肖》中看到成龍大哥獲取獸首那段表現的那么快,電影嘛,總是源于生活而高于生活!但科技總是那么的日新月異,總是能給我們帶來無限的希望和驚喜,不是嗎?!(三的部落MR.XU)



舉報 | 1樓 回復
江苏快3时时彩