膝关节作为人体最复杂的负重关节,在体育运动中易发生韧带损伤,患者常需佩戴康复支具进行术后康复治疗或保守治疗。目前支具普遍采用通配型号,穿戴后贴附度差、行动不便,针对不同韧带损伤的个性化康复支具未见报道。本文以膝关节韧带损伤为研究对象,结合国内外最新循证医学证据和临床经验,应用逆向工程和3D打印技术制作出模拟“体外韧带”功能的膝关节个性化康复支具,帮助患者快速恢复膝关节正常功能。首先,采集志愿者膝关节的CT与MRI医学断层影像数据,并利用激光三维扫描仪获取膝关节处体表数据,通过Mimics、3-matic等软件建立了膝关节骨骼-韧带-肌肉-体表三维有限元模型,模拟前抽屉实验对模型进行有效性验证。其次,在膝关节屈曲0°、30°、60°、90°状态下,分析了韧带正常与前交叉韧带、内侧副韧带、外侧副韧带分别断裂损伤下的膝关节各韧带的受力情况。根据分析结果,利用正逆向建模技术、拓扑优化技术对膝关节个性化康复支具进行数字化设计,并在计算机中模拟穿戴,进行受力分析。最后,设计了膝关节个性化康复支具模具,利用3D打印技术进行快速模具制作,以反应注塑成型方式制作出硅橡胶柔性支具,配以弹性布料作为支具外衬,生产出两款膝关节韧带损伤个性化康复支具产品。对膝关节个性化康复支具进行体外穿戴实验,穿戴8周后,利用Ligs关节韧带数字体查仪进行患者腿部各项性能指标的检查。结果显示,该支具在患者韧带损伤康复中起到积极作用,患者穿戴满意度高,可作为康复医疗支具类产品进行推广应用。