基于参数化逆向建模的烧伤康复用颈托设计

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颌颈部烧伤容易形成瘢痕增生和瘢痕挛缩,严重影响患者的康复进度和康复效果。因此,如何改善颈部烧伤瘢痕挛缩患者的康复治疗成为众多领域专家关注的热点问题。当前公认的可有效抑制瘢痕增生和瘢痕挛缩治疗方法是使用基于压力疗法的矫形器,主流产品是热塑夹板颈托,但其存在取模舒适度低、个性化匹配度不足、边缘粗糙、易造成骨性区域皮肤破溃等问题。随着快速成型技术的发展,使用3D打印技术生产矫形器成为前沿研究领域,但在医疗康复领域,它的缺点是原始数据获取不精准、矫形医师缺乏三维建模技能,从而导致临床应用效果不佳。因此,改良烧伤用康复颈托结构,优化其设计加工流程成为课题研究的重点。数字化设计为解决上述问题提供新思路,其具有快速、精确、智能的优势,已经被应用于多类矫形器产品设计中,其可行性已得到验证,但在康复用颈托设计方面仍属空白。因此,课题研究提出构建一种基于参数化逆向建模的3D打印烧伤康复用颈托数字化设计方法,并针对热塑夹板颈托的缺点改进,辅助矫形医师实现颈托快速精准建模,提高个性化定制效率和患者佩戴取模舒适度。该方法采用带手持扫描仪收集患者的颌颈部点云数据;利用逆向工程软件对数据进行处理优化;输入以Grasshopper插件编写的颈部矫形器的数字化设计平台,通过简单参数调整即可输出患者个性化定制的烧伤用康复颈托;利用3D打印技术产出烧伤用康复颈托产品;最后通过增加外侧自粘式弹力带及内侧加压硅胶垫完成最终成品。课题研究通过建模程序效率测试、建模程序偏差验证、颈托压力分布分析、模糊综合评价这四个实验,对比传统热塑夹板颈托,验证了基于参数化逆向建模设计方案的有效性和优越性。本研究将逆向工程技术与参数化建模思路应用于烧伤用康复颈托设计中,实现烧伤用康复颈托的快速精确定制。所构建的烧伤用康复颈托参数化建模程序可以辅助无三维软件使用经验的矫形医师进行颈托模型设计。研究为数字化设计在康复医疗矫形器中应用提供了理论和实践参考。
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