文献导读：
脊柱侧弯好发于青少年，尤其是女性，常在青春发育前期发病，青春期快速进展，通常会对患者生理和心理两方面有重大影响，然而传统支具制造技术存在制作周期长、模型大且重、贴合性较差，十分影响矫形效果，其次传统手工技术对于医师要求也高，制作困难。介于多种原因，分享一篇大连交通大学博士为大家展示的一种脊柱侧弯支具的快速制造可行性方案，展示了一种生物力学分析、计算机辅助设计和3D打印技术相结合的方式，研究了传统支具设计的改良方案，实现结构优化，既提高了患者穿戴的舒适性，又改善了支具的矫正效果，同时减少了支具制造对医师传统手工技术的要求。
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以个性化矫形力及生物力学分析为研究目的，以特发性脊柱侧凸患者的CT断层图像数据为基础构建完全基于人体解剖结构的有限元模型，在此基础上利用生物力学原理分析不同矫形力的矫正效果。再利用手持式三维扫描仪对患者体廓进行扫描，构造患者体廓三维模型。将CT扫描获取患者脊柱的数据，导入三维医学处理软件进行可视化处理。根据骨骼阈值提取全脊柱的脊椎数据，建立患者脊柱胸一腰段椎体、肋骨、能骨、骨盆三维几何模型。椎间盘为形状不规则的柱体，采用布尔运算得到与椎体紧密贴合的椎间盘三维模型，承担椎体间力的传导。
以患者躯干模型为基本参照，定义支具上边界为肩胛骨，下边界为骨盆。以患者T1椎骨的质心和骶骨的中心构造一条中心线，以此中心线为旋转中心，等角度分别构建12个基准面。每个基准面上选取人体特征点构造支具轮廓曲线，曲线的位置通过与中心轴的距离参数确定，将轮廓曲线拟合成一个完整的曲面。患者为胸椎右侧弯，腰椎左侧弯，调整支具在各个侧弯部位的曲线与中心轴的距离，以达到向内部凹入一定范围，对侧弯位置提供矫形压力，保证矫形效果。
在有限元软件中的优化模块进行拓扑优化。优化区域为整个支具模型，在满足支具的刚度要求条件下，优化质量和体积，达到最佳材料分布，过程中固定支具轮廓边界及施力位置，进行了45次迭代运算，达到了满足优化目标的收敛状态。
本文中利用准确有效的医疗影像数据获取患者的躯干模型，再利用生物力学分析设置束紧力进行有限元分析预测矫正效果，最后进行了拓扑优化，减少了支具的重量，最后利用3D打印技术将支具打印成型，在极大程度上保证了支具类重要指标“患者穿戴舒适度”，同时胸、腰部侧弯Cobb角分别减少至28°和19.7°，比较初始侧弯角度减少了78%和82%，具有较高的矫正效果，在此提示了3D打印脊柱支具的方案具有可行性，并为后续3D打印支具在临床中的应用提供参考。
论文原文：张玉芳.关天民.郭侨阁.等.基于3D打印技术的个性化脊柱侧弯矫形支具数字化设计[J].中国组织工程研究.;23(36):-
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