摘要:目的 传统的脊柱侧弯矫形器普遍存在制作周期过长、材料消耗高和生物力学矫治效果不明确等缺点,针对这些问题,本研究拟采用有限元分析,对计算机辅助设计的3D打印脊柱侧弯矫形器进行生物力学镂空优化设计,从而使其实现具有良好的力学强度和模型轻量化等优点。方法 利用手持式三维扫描仪对志愿者躯干体廓进行扫描,构建志愿者体表模型;根据三点力原理、牵引及免荷原理,对志愿者的体表模型进行修型,设计出压力区和释放区,初步设计出脊柱侧弯矫形器模型;然后采用正交试验方法对32种不同尺寸的镂空组合进行局部优化对比研究,根据优化结果,对脊柱侧弯矫形器模型进行镂空处理和生物力学分析,对比镂空设计的3D打印脊柱侧弯矫形器的应力分布,验证矫形器模型的优化效果。结果 对目前3D打印脊柱侧弯矫形器,采用半径为9mm的圆孔,间距23mm的局部镂空优化设计(局部减重约40%),可得到重量更轻、透气性更好和足够强度的3D打印脊柱侧弯矫形器。结论 基于有限元生物力学分析,采用非压力区域的局部圆孔镂空优化设计,可以实现3D打印脊柱侧弯矫形器的打印材料减少,透气性增加等优点,最终可提高患者的穿戴舒适度和依从性。