[发明专利]一种应用激光扫描、有限元分析和3D打印技术定制符合生物力学的扩张器的方法

说明书

本发明公开了一种应用激光扫描、有限元分析和3D打印技术定制符合生物力学的扩张器的方法。它包括以下三步：(一)根据激光体表扫描技术获得的体表三维数据，据此设计贴合拟扩张区域的扩张器底面；(二)利用有限元分析软件，了解扩张结束时皮肤各处的受力情况，据此调整扩张囊的形状，对皮肤受压过高局部进行曲率调整，设计出对皮肤压力相对分散的扩张囊；(三)在扩张囊基础上添加导水管和注射阀门，并利用3D打印技术打印出定制扩张器。本发明的扩张器定制方法利用有限元分析软件了解扩张结束时皮肤各处的受力情况，对于皮肤受压过高的局部进行曲率调整，设计出符合生物力学的扩张囊，有利于减小扩张过程中皮肤破溃的风险，提高了扩张效率。

技术领域

本发明属于整形整容技术领域，涉及一种定制扩张器的方法，特别涉及一种应用激光扫描、有限元分析和3D打印技术定制符合生物力学的扩张器的方法。

背景技术

皮肤软组织扩张术简称皮肤扩张术，是指将皮肤软组织扩张器(简称扩张器)植入正常皮肤软组织下，通过注射阀门向扩张囊内注射液体，用以增加扩张器容量，使其对表面皮肤软组织产生压力，通过扩张机制对局部的作用，使组织和表皮细胞分裂和增殖及细胞间隙拉大，从而增加皮肤面积，获得皮肤颜色、质地、结构、毛发均与受区相匹配的修复材料。皮肤扩张技术经过40年的发展，目前已被广泛应用于全身各个部位的病变组织的修复和器官重建。

临床上常用的扩张器主要由扩张囊、注射阀门和导水管组成。扩张囊是扩张器的主体部分，依据其容量大小及形态不同可分为不同的规格和型号，常见的有方形、肾形和圆形。

现有的扩张器存在如下缺点：

局部病变组织修复的临床情景千变万化，正确地选择扩张区域可以使扩张后的皮肤得到充分利用，提高手术效果。大多数供区的形状并不规则，虽然扩张器有不同的规格和型号，但仍不能适应多变的供区，因此难以满足临床实践的需要。

从扩张器设计的角度来看，目前临床使用的扩张器底面多为平面或弧形，虽然能贴合部分体表，但在很多情况下，如头顶、肩关节和胸壁等处，扩张器底面都没能很好地贴合体表的几何外形，这会导致以下弊端：1.扩张器稳定性降低。2.扩张器施加给底部组织的压力不均匀，局部神经受压过大导致疼痛。

扩张器注水扩张时会对其表面的皮肤施压，如果局部皮肤受到压力过大会造成血运障碍，使得这部分皮肤较周围皮肤更易破溃。扩张囊的外形与扩张皮肤所受压力的分布息息相关，扩张囊局部如果曲率过大会增加其表面扩张皮肤受到的压力。扩张定制的、结构较为复杂的扩张器时，由于术前缺乏针对皮肤所受压力分布的有效评估，往往造成并发症高发，扩张效率降低等后果。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种结合激光体表扫描技术、有限元建模分析及3D打印技术，定制贴合特定部位，扩张时对皮肤压力相对分散的扩张器的方法，即一种应用激光扫描、有限元分析和3D打印技术定制符合生物力学的扩张器的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明一种应用激光扫描、有限元分析和3D打印技术定制符合生物力学的扩张器的方法，主要包括以下三方面的内容(即三个步骤)：(一)根据激光体表扫描技术获得的体表三维数据，据此设计贴合拟扩张区域的扩张器底面；(二)利用有限元分析软件，了解扩张结束时皮肤各处的受力情况，据此调整扩张囊的形状，对于皮肤受压过高的局部进行曲率调整，由此设计出对皮肤压力相对分散的扩张囊；(三)在扩张囊基础上添加导水管和注射阀门，并利用3D打印技术打印出定制扩张器。

本发明一种应用激光扫描、有限元分析和3D打印技术定制符合生物力学的扩张器的方法，具体按下述步骤进行：

(1)扩张器底面的设计