上海市伤骨科研究所戚威臣获国家专利权
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龙图腾网获悉上海市伤骨科研究所申请的专利一种基于生物力学分析的个性化腕部支具及其设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116236336B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211665261.6,技术领域涉及:A61F5/058;该发明授权一种基于生物力学分析的个性化腕部支具及其设计方法是由戚威臣;陈博;邓廉夫设计研发完成,并于2022-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于生物力学分析的个性化腕部支具及其设计方法在说明书摘要公布了:一种基于生物力学分析的个性化腕部支具及其设计方法,属医用器械领域。包括:患者数据收集,支具原始设计,支具结构优化,支具细化设计,支具制作和检验。其基于患者CT扫描重建的患处三维模型生成完整支具,消除压力点和摩擦点;然后将患者局部骨肌系统进行计算机仿真,根据有限元分析获得的静力学和热力学结果,在完整支具上生成晶格镂空,在不影响患者穿戴的前提下,减少接缝对支具单一方向刚度的负面影响;镂空支具上设置有半圆导向槽、C型导向槽和附件底座;支具通过牵拉一根或数根钢索锁紧支具片体,实现支具穿戴后的锁紧、微调以及支具的解脱和拆除。可广泛用于个性化定制式腕部支具的设计、制造领域。
本发明授权一种基于生物力学分析的个性化腕部支具及其设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于生物力学分析的个性化腕部支具的设计方法,其特征是腕部支具的设计包括以下步骤: 1S1、患者数据收集: 读取患者患处的CT数据,分别提取患处从手指到肘关节的皮肤、骨骼和软组织部分数据,并分别重建为三维模型,用于后续生成支具原始设计; 2S2、支具原始设计: 将S1步骤获取的患处皮肤部分进行处理,生成完整的无镂空和分片的支具原始设计方案,用于后续进行支局结构优化; 3S3、支具结构优化: 模拟患者佩戴时支具的受力状况和热量分布,进行计算机模拟,根据有限元分析获得的静力学和热力学结果,在完整支具上生成晶格镂空; 4S4、支具细化设计: 将S3步骤获得的晶格镂空进行双螺旋分片,并在镂空支具两个片体的边缘部分添加包边,然后添加包括半圆导向槽、C型导向槽和附件底座在内的设计细节,使晶格镂空成为镂空支具设计方案; 5S5、支具制作和检验: 将S4步骤经过细化设计的镂空支具设计方案进行试制和生产,装配后进行试戴检验; 其中,所述的S3支具结构优化,包括以下子步骤: S31、有限元前处理:将经过三维重建的患处皮肤、骨骼和软组织模型导入有限元分析软件中,进行网格划分并赋予它们所属人体组织的各项物理属性;在有限元分析软件中,将患者佩戴支具时手部模型和支具完整模型的包括接触、摩擦在内的相互关系进行约束,然后添加载荷,用于模拟手部的一种或数种常见动作; S32、有限元分析:将手部一种或数种常见动作下,完整支具表面的应力分布输出处并保存;将患者佩戴支具时手部模型和支具完整模型的热量分布进行模拟,将完整支具表面的温度分布输出并保存; S33、生成晶格镂空:将有限元结果转换为完整支具表面的离散点,进而转换为泰森多边形,最后转换为支具的晶格镂空; 所述基于生物力学分析的个性化腕部支具的设计方法,在保证腕部支具具有足够力学强度保证疗效的前提下,提高支具与患处的匹配度和佩戴时的舒适性,基于患者CT扫描重建的患处三维模型生成完整支具,用以保证匹配度,消除压力点和摩擦点;然后将患者局部骨肌系统进行计算机仿真,根据有限元分析获得的静力学和热力学结果在完整支具上生成晶格镂空;镂空部分的外形由计算机算法根据患处表面的静力场和热力场生成,应力较集中的区域晶格密集镂空面积小,以提高强度并消除应力集中点,应力较低温度较高的区域晶格稀疏镂空面积大,以减少热量积累并降低结构重量;在不影响患者穿戴的前提下,减少接缝对支具单一方向刚度的负面影响。
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