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【中图分类号】TP334.8
【文献标识码】B
【文章编号】2236-1879(2017)09-0224-02
康复辅助器具是改善、补偿、替代人体功能和实施辅助性治疗以及预防残疾的产品。康复辅助器具产业是包括产品制造、配置服务、研发设计等业态门类的新兴产业。
3D打印技术,在促进康复辅助器具设计创新、提高定制化水平等方面起到了重要作用据了解,3D打印技术在矫形器与假肢、个人移动辅助器具、沟通和信息辅助器具、个人医疗辅助器具等康复辅助器具的细分领域均有所应用。本期,小编针对3D打印应用相对丰富的矫形器和假肢领域梳理了部分应用案例。
矫形器
上肢矫形器
波兰某生物工程学的研究生曾为一名患有四肢麻痹症的患者设计一个轻巧的定制化手指矫形器,以帮助患者的手指轻松的抓取物品。
在设计时,设计师首先为患者的手部做了石膏模型,然后对石膏模型进行三维扫描。在接下来的三维建模过程中,最大的挑战是如何将矫形器与患者的手部进行更好的结合,设计师尝试了不同的机械解决方案。矫形器的外壳需要紧密的贴合在手腕上,手指部分由较小的部件支撑,可模仿人的关节结构。设计师添加了一个杠杆控制装置,与3D打印的部件装配在一起,通过杠杆装置,患者的手指得以活动。
矫形器由70多个不同的3D打印部件组成,设计师使用ZMorph多头FDM 3D打印机和ABS 丝材进行3D打印。在3D打印部件装配完成之后,设计师添加了魔术贴,用以固定矫形器。
下肢矫形器
在涉及到支撑型矫形器时,矫形外科技术人员通常受到个性化结构的束缚,因为形态、功能和材料厚度配置必须适合每位患者的需求。当需要采用复杂结构时,传统工艺通常已达到自身极限。此外,由于其生产成本较高而且非常耗时,因此没有现货可用。为解决这些问题,plus medica OT 采用了工业3D打印技术。借助 EOS GmbH 生产级的3D打印系统和咨询服务,该公司可根据每个患者需求来量身定制矫形器。
国外设计师 Steiner 为经历过车祸的患者所设计的3D打印矫形器。患者在车祸后只能依靠轮椅或拐杖与矫形夹板行动,但是传统的矫形夹板非常重,并且外观比较笨重,这影响了患者康复的心情。
设计师在经过与患者沟通之后,决定为其设计一款轻量化的矫形器。设计师选择通过3D打印这种数字化技术来制造这款矫形器,在无需使用模具制造技术的情况下,直接完成矫形器的制造。
设计矫形器时,设计师首先需要对患者腿部进行3D扫描,然后定制化设计出矫形器的三维模型。设计师采用Stratasys公司的Objet1000 多材料3D打印机和刚性材料VeroBlack来制造这款轻量化矫形器。
这款膝踝足矫形器夹板重量轻,透气性良好,有较强的支撑性。
脊柱矫形器
在脊柱侧弯患者中,仅有10%的青少年特发性脊柱侧弯患者最终需要手术治疗,90%的患者可以保守治疗和积极观察。非手术治疗中公認最主要和可靠的方式是用矫形支具治疗。
例如,个性化假肢和矫形器制造商UNYQ开发的一款3D打印脊柱侧弯矫正器,打印材料为尼龙,平均重量为300-600克,矫形器仅3.5毫米厚,透气、轻便。患者佩戴这款矫形器之后,可以轻松的隐藏在衣服中。
UNYQ还在矫形器上配备了传感器,可以跟踪用户穿戴了多长时间以及进行压力点检测,以保证矫形器的舒适性和功能性。所有捕获的信息都会被传至一个移动APP,然后提供给医生以决定是否要调整个性化支架。
医疗机构、康复辅具设计与制造企业以及3D打印企业在3D打印脊柱矫形器领域进行了大量研究与实践,例如,北大医院、苏州大学骨科研究所、苏州市瑞康残疾人辅助器具服务中心、东方医院、西安南小峰脊柱矫形工作室、三的部落、大业三维等,以及国外3D打印企业EOS、 3D Systems等。
假肢
英国Open Bionics公司通过3D打印技术制造仿生肌电手,相比传统的肌电手,3D打印肌电手在价格上具有明显优势,在外观造型上也可以更加灵活的进行定制。Open Bionics 在其官方网站销售3D打印机械手、电子部件或者是全套肌电手的套装。
2017年,Open Bionics宣布通过由10名儿童截止患者组成的试验小组来评估3D打印肌电手的优势。据称,这也是世界首例对于3D打印仿生手的临床试验。
Open Bionics的肌电手包括3D打印的仿生机械手和肌电信号系统两个主要部分,可通过医用电极与手臂肌肉相连,当手臂肌肉收缩后,肌肤表面会有电子信号。感应器获取这种信号,然后将其传递给机械手,使肌电手具有抓取功能。仿生肌电手的重量与人手重量相当。
e-NABLE是一个由志愿者组成的全球在线社区组织,致力于利用3D打印技术为世界各地的残疾人士制作定制化
【文献标识码】B
【文章编号】2236-1879(2017)09-0224-02
康复辅助器具是改善、补偿、替代人体功能和实施辅助性治疗以及预防残疾的产品。康复辅助器具产业是包括产品制造、配置服务、研发设计等业态门类的新兴产业。
3D打印技术,在促进康复辅助器具设计创新、提高定制化水平等方面起到了重要作用据了解,3D打印技术在矫形器与假肢、个人移动辅助器具、沟通和信息辅助器具、个人医疗辅助器具等康复辅助器具的细分领域均有所应用。本期,小编针对3D打印应用相对丰富的矫形器和假肢领域梳理了部分应用案例。
矫形器
上肢矫形器
波兰某生物工程学的研究生曾为一名患有四肢麻痹症的患者设计一个轻巧的定制化手指矫形器,以帮助患者的手指轻松的抓取物品。
在设计时,设计师首先为患者的手部做了石膏模型,然后对石膏模型进行三维扫描。在接下来的三维建模过程中,最大的挑战是如何将矫形器与患者的手部进行更好的结合,设计师尝试了不同的机械解决方案。矫形器的外壳需要紧密的贴合在手腕上,手指部分由较小的部件支撑,可模仿人的关节结构。设计师添加了一个杠杆控制装置,与3D打印的部件装配在一起,通过杠杆装置,患者的手指得以活动。
矫形器由70多个不同的3D打印部件组成,设计师使用ZMorph多头FDM 3D打印机和ABS 丝材进行3D打印。在3D打印部件装配完成之后,设计师添加了魔术贴,用以固定矫形器。
下肢矫形器
在涉及到支撑型矫形器时,矫形外科技术人员通常受到个性化结构的束缚,因为形态、功能和材料厚度配置必须适合每位患者的需求。当需要采用复杂结构时,传统工艺通常已达到自身极限。此外,由于其生产成本较高而且非常耗时,因此没有现货可用。为解决这些问题,plus medica OT 采用了工业3D打印技术。借助 EOS GmbH 生产级的3D打印系统和咨询服务,该公司可根据每个患者需求来量身定制矫形器。
国外设计师 Steiner 为经历过车祸的患者所设计的3D打印矫形器。患者在车祸后只能依靠轮椅或拐杖与矫形夹板行动,但是传统的矫形夹板非常重,并且外观比较笨重,这影响了患者康复的心情。
设计师在经过与患者沟通之后,决定为其设计一款轻量化的矫形器。设计师选择通过3D打印这种数字化技术来制造这款矫形器,在无需使用模具制造技术的情况下,直接完成矫形器的制造。
设计矫形器时,设计师首先需要对患者腿部进行3D扫描,然后定制化设计出矫形器的三维模型。设计师采用Stratasys公司的Objet1000 多材料3D打印机和刚性材料VeroBlack来制造这款轻量化矫形器。
这款膝踝足矫形器夹板重量轻,透气性良好,有较强的支撑性。
脊柱矫形器
在脊柱侧弯患者中,仅有10%的青少年特发性脊柱侧弯患者最终需要手术治疗,90%的患者可以保守治疗和积极观察。非手术治疗中公認最主要和可靠的方式是用矫形支具治疗。
例如,个性化假肢和矫形器制造商UNYQ开发的一款3D打印脊柱侧弯矫正器,打印材料为尼龙,平均重量为300-600克,矫形器仅3.5毫米厚,透气、轻便。患者佩戴这款矫形器之后,可以轻松的隐藏在衣服中。
UNYQ还在矫形器上配备了传感器,可以跟踪用户穿戴了多长时间以及进行压力点检测,以保证矫形器的舒适性和功能性。所有捕获的信息都会被传至一个移动APP,然后提供给医生以决定是否要调整个性化支架。
医疗机构、康复辅具设计与制造企业以及3D打印企业在3D打印脊柱矫形器领域进行了大量研究与实践,例如,北大医院、苏州大学骨科研究所、苏州市瑞康残疾人辅助器具服务中心、东方医院、西安南小峰脊柱矫形工作室、三的部落、大业三维等,以及国外3D打印企业EOS、 3D Systems等。
假肢
英国Open Bionics公司通过3D打印技术制造仿生肌电手,相比传统的肌电手,3D打印肌电手在价格上具有明显优势,在外观造型上也可以更加灵活的进行定制。Open Bionics 在其官方网站销售3D打印机械手、电子部件或者是全套肌电手的套装。
2017年,Open Bionics宣布通过由10名儿童截止患者组成的试验小组来评估3D打印肌电手的优势。据称,这也是世界首例对于3D打印仿生手的临床试验。
Open Bionics的肌电手包括3D打印的仿生机械手和肌电信号系统两个主要部分,可通过医用电极与手臂肌肉相连,当手臂肌肉收缩后,肌肤表面会有电子信号。感应器获取这种信号,然后将其传递给机械手,使肌电手具有抓取功能。仿生肌电手的重量与人手重量相当。
e-NABLE是一个由志愿者组成的全球在线社区组织,致力于利用3D打印技术为世界各地的残疾人士制作定制化