3D打印應(yīng)用：快速獲得個(gè)性化的假肢設(shè)備，不受地理限制

2024年1月，拉夫堡大學(xué)稱，借助3D打印，很快就能在偏遠(yuǎn)地區(qū)甚至用戶家中打印假肢插座。拉夫堡大學(xué)的生物材料力學(xué)高級(jí)講師Simin Li博士和機(jī)械、電氣和制造工程學(xué)院的研究人員團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)了全數(shù)字化設(shè)計(jì)到制造流程，有可能徹底改變下肢假肢腔的生產(chǎn)允許方式，能夠在醫(yī)院環(huán)境之外進(jìn)行打印。

他們的研究已經(jīng)發(fā)表在了《Journal of Materials Research and Technology》上，題目為《Structural integrity of 3D-printed prosthetic sockets: Experimental study for paediatric applications》。



傳統(tǒng)上，創(chuàng)建下肢插座是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，大約需要三到六周的時(shí)間。這種方法需要對(duì)肢體進(jìn)行鑄模，作為制作下肢插座的模具。該過(guò)程需要前往醫(yī)院，嚴(yán)重依賴勞動(dòng)密集型技能和專業(yè)知識(shí)，并且需要大量的試錯(cuò)。李博士表示，由此產(chǎn)生的插座更像是藝術(shù)品，而不是醫(yī)療設(shè)備，如果不完美貼合，會(huì)導(dǎo)致皮膚問(wèn)題和穩(wěn)定性問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程還必須經(jīng)常重復(fù)，因?yàn)榧僦�插座在使用過(guò)程中會(huì)很快磨損，成人每 3-6 個(gè)月更換一次，兒童則更頻繁。



該團(tuán)隊(duì)的方法利用各種技術(shù)（包括至少一個(gè)來(lái)自 Raise3D 的系統(tǒng)）和獨(dú)特的編碼，通過(guò)全數(shù)字化過(guò)程創(chuàng)建套接字。通過(guò)使用數(shù)字掃描儀捕獲用戶肢體的 3D 掃描并使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 軟件，生成個(gè)性化的設(shè)計(jì)配置文件，然后將其導(dǎo)入 3D 打印機(jī)進(jìn)行制造。結(jié)果是完全定制的插座可以在短短八小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)出來(lái)，使得該過(guò)程比當(dāng)前方法快得多。



李博士的方法的獨(dú)特之處在于它能夠在偏遠(yuǎn)地區(qū)甚至用戶家中實(shí)現(xiàn)插座的 3D 打印。數(shù)字掃描和3D打印設(shè)施可以部署到不同地區(qū)，包括服務(wù)不足的地區(qū)和醫(yī)療保健機(jī)會(huì)有限的發(fā)展中國(guó)家。下肢假肢用戶可以掃描他們的肢體，將掃描結(jié)果發(fā)送給可以遠(yuǎn)程處理設(shè)計(jì)的醫(yī)療專家，并收到定制的設(shè)計(jì)文件作為回報(bào)。然后，該文件可用于方便地打印用戶所在位置的套接字，從而克服地理障礙并改變個(gè)性化醫(yī)療設(shè)備的使用和生產(chǎn)方式。

李博士表示：“通過(guò)使用從設(shè)計(jì)到制造的全數(shù)字化工作流程和增材制造，創(chuàng)建插座的整個(gè)過(guò)程是定量和迭代的，因此具有高度可定制性、可重復(fù)性和高效性。通過(guò)使用創(chuàng)新的數(shù)字解決方案，醫(yī)療保健專業(yè)人士可以將更多的寶貴時(shí)間集中在用戶身上，從而增加所有人和按需的可訪問(wèn)性，該項(xiàng)目的最終目標(biāo)是使設(shè)計(jì)和制造過(guò)程對(duì)醫(yī)療保健專業(yè)人士和用戶來(lái)說(shuō)更容易、更容易使用，以便有一天可以在當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)、醫(yī)院甚至用戶的家中制造假肢接受腔�！�

拉夫堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)在其內(nèi)部開(kāi)發(fā)的設(shè)施中進(jìn)行廣泛測(cè)試，優(yōu)化了其 3D 打印插座設(shè)計(jì)，能夠承受 6,000 至 16,000 牛頓的負(fù)載，相當(dāng)于人體體重的 7-20 倍。該團(tuán)隊(duì)的技術(shù)還使他們能夠增加設(shè)計(jì)自由度，可以根據(jù)用戶的需求使插座上的區(qū)域變得更硬或更軟，李博士希望這將提高舒適度并進(jìn)一步促進(jìn)用戶參與游戲、身體活動(dòng)和活動(dòng)。

團(tuán)隊(duì)下一步是建立學(xué)術(shù)和工業(yè)的伙伴合作關(guān)系，將3D打印假肢插座原型轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并探索其工藝在不同環(huán)境中的應(yīng)用。李博士表示：“我希望有一天這項(xiàng)研究能夠讓全世界使用假肢的用戶受益，并推3D打印用于醫(yī)療設(shè)備及其他領(lǐng)域的發(fā)展。目前，偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療專業(yè)人員和 3D 打印技術(shù)的準(zhǔn)入門(mén)檻太高。我們相信，我們的研究不僅將打破這些障礙，還將成為利用 3D 打印的其他令人興奮的創(chuàng)新的催化劑�！�

殘疾人鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員芬利·杰克斯 (Finley Jakes) 是一名下肢假肢使用者，也是拉夫堡大學(xué)的新畢業(yè)生，他拜訪了李博士和團(tuán)隊(duì)，芬利是英國(guó)鐵人三項(xiàng)殘奧會(huì)世界級(jí)項(xiàng)目的成員，曾代表英國(guó)參加世界各地的賽事并獲得獎(jiǎng)牌。他告訴研究人員，通常需要一個(gè)月左右的時(shí)間才能收到假肢插座，而且他也經(jīng)歷過(guò)由于使用不合適的插座而導(dǎo)致的皮膚問(wèn)題。他表示這項(xiàng)研究可以使很多人受益，尤其是成長(zhǎng)過(guò)程中需要隨時(shí)使用假肢插座的兒童。