骨关节炎是一种常见的退行性骨关节疾病,主要是由于关节软骨退变引起的,常见于中老年人,好发于承重关节。作为人体最主要的承重关节之一,膝关节是骨关节炎发病率最高的关节。在膝骨关节炎的发生与发展过程中,生物力学因素的影响愈发重要,长期关节负载不平衡和下肢力线畸形都是导致膝骨关节炎发生与发展的主要因素。作为非手术治疗的一种手段,膝关节矫形支具通过矫正下肢力线,减轻膝关节不平衡负荷,减轻关节面摩擦,已成为缓解甚至治疗膝骨关节炎的重要手段之一。本文针对膝关节好发的单髁性膝骨关节炎的支具治疗,主要做了以下三部分工作。首先,分析常见三点力矫形原理和整体免荷式矫形原理的优缺点,提出了改进的单侧减荷式矫形原理,并基于单侧减荷式矫形原理,设计新型矫形机械结构,结合3D打印技术,设计了个性化的单侧减荷式膝关节矫形支具,在维持机械强度的前提下,兼顾与患者的个性化匹配;其次,通过分析膝关节矫形支具受力和支具作用下膝关节受力,理论上验证了单侧减荷式矫形原理的可行性和有效性;最后,通过健康志愿者和膝骨关节炎患者佩戴新型膝关节矫形支具前后的步态生物力学实验,初步验证了新型3D打印个性化单侧减荷式膝关节矫形支具的矫形安全性和有效性。力学分析和步态生物力学实验结果显示,新型膝关节矫形支具可以有效减轻膝关节内收力矩和膝关节间室负荷,矫正下肢力线,缓解膝关节疼痛,初步验证了3D打印个性化单侧减荷式膝关节矫形支具的安全性和有效性。