浙大專家為醫(yī)護(hù)人員“量臉定制”護(hù)目鏡 3D打印完美貼合

來源：浙報(bào)融媒體

據(jù)了解，浙江大學(xué)科學(xué)家日前用3D打印技術(shù)制造出“量臉定制”的護(hù)目鏡，完全貼合使用者眼眶，解決了護(hù)目鏡長(zhǎng)時(shí)間佩戴的功能性與舒適性問題，受到試用醫(yī)護(hù)人員的好評(píng)。

在戰(zhàn)疫一線，傳統(tǒng)護(hù)目鏡給醫(yī)護(hù)人員帶來了不少麻煩：尺寸單一，依靠強(qiáng)力勒緊系帶進(jìn)行臉部形狀適配，防護(hù)貼合不到位；長(zhǎng)時(shí)間勒緊皮膚造成臉部嚴(yán)重“壓瘡”，存在破口感染風(fēng)險(xiǎn)；近視人員需要戴兩副眼鏡，使用不便并且會(huì)產(chǎn)生霧氣影響視野等。

浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)（CAD&CG）國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周昆教授團(tuán)隊(duì)，近日公布了一項(xiàng)最新的研究成果，通過三維測(cè)量佩戴者的臉部形狀來為每個(gè)用戶生成完全貼合的護(hù)目鏡，并通過3D打印技術(shù)完成生產(chǎn)。

這是一項(xiàng)護(hù)目鏡的自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)，以三維掃描獲得用戶臉部形狀數(shù)據(jù)，自動(dòng)化程序完成三維設(shè)計(jì)，包括尺寸、傾角、鏡眼距、樁頭張角等數(shù)十項(xiàng)參數(shù)的最優(yōu)化計(jì)算，生成完美貼合人體眼眶的幾何形狀，最后以3D打印技術(shù)完成生產(chǎn)。


據(jù)了解，這項(xiàng)技術(shù)主要的挑戰(zhàn)在于要快速自動(dòng)生成兼顧眾多的設(shè)計(jì)目標(biāo)的護(hù)目鏡設(shè)計(jì)，在確保面部貼合的同時(shí)，保證片槽、樁頭、通氣孔等護(hù)目鏡關(guān)鍵功能部件的形狀滿足功能要求，還要滿足3D打印生產(chǎn)對(duì)于壁厚變化的限制，最后甚至需要考慮生成護(hù)目鏡形狀線條的光順和美觀，每個(gè)問題單獨(dú)考慮并不復(fù)雜，但耦合在一起就變成了一個(gè)十分棘手的優(yōu)化問題。

周昆教授團(tuán)隊(duì)?wèi){借在三維建模和幾何計(jì)算方向上的深厚積累，短時(shí)間內(nèi)確定了梯度域級(jí)聯(lián)優(yōu)化的整體思路，并解決了接觸面控制、槽孔位保持、自動(dòng)對(duì)稱性調(diào)整等難點(diǎn)問題，利用了GPU的大規(guī)模并行計(jì)算能力來加速優(yōu)化求解過程，實(shí)現(xiàn)了獲得用戶臉部模型后30秒內(nèi)完成護(hù)目鏡的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，做到了“立等可見”。

設(shè)計(jì)不能脫離生產(chǎn)存在。世界上沒有兩個(gè)人的臉是一模一樣的，這意味著根據(jù)用戶臉型生成的每一副護(hù)目鏡都具有獨(dú)一無二的形狀。傳統(tǒng)開模生產(chǎn)方式無法生產(chǎn)這樣的定制化產(chǎn)品，而3D打印技術(shù)可以很好地解決這一問題。3D打印技術(shù)的發(fā)展和快速普及，使得可以在很短時(shí)間內(nèi)以較低的成本完成護(hù)目鏡的定制化生產(chǎn)，甚至在表面彩印上個(gè)性化圖案。創(chuàng)新的生產(chǎn)方式加上已經(jīng)逐漸普及到個(gè)人手機(jī)和平板設(shè)備上的三維掃描功能，讓這一技術(shù)能夠順理成章地走出實(shí)驗(yàn)室，直接服務(wù)廣大醫(yī)護(hù)和疫情防控人員。

目前這項(xiàng)研究成果已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利，并在杭州兩個(gè)醫(yī)院院區(qū)完成了臨床應(yīng)用測(cè)試。醫(yī)護(hù)人員普遍評(píng)價(jià)：“這種護(hù)目鏡戴上去舒適多了。整個(gè)鏡圈貼合在眼眶上，臉上的壓迫感分布比較均勻，即使整天佩戴著，在臉上留下的痕跡也不明顯，取下后很快就消失了。鏡片直接安裝在護(hù)目鏡上，再不用里一層外一層套著戴眼鏡和護(hù)目鏡了，起霧問題也大大改善�！�

“實(shí)際上，作為定制化的頭戴設(shè)備自動(dòng)設(shè)計(jì)，這一技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景并不限于疫情期間的個(gè)人防護(hù)�！敝芾フf，“未來不管是針對(duì)運(yùn)動(dòng)眼鏡，還是虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的頭戴設(shè)備，這都是一項(xiàng)極具前景的技術(shù)。”