3D打印應用：快速獲得個性化的假肢設備，不受地理限制

2024年1月，拉夫堡大學稱，借助3D打印，很快就能在偏遠地區(qū)甚至用戶家中打印假肢插座。拉夫堡大學的生物材料力學高級講師Simin Li博士和機械、電氣和制造工程學院的研究人員團隊開創(chuàng)了全數(shù)字化設計到制造流程，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)建下肢插座是一個耗時的過程，大約需要三到六周的時間。這種方法需要對肢體進行鑄模，作為制作下肢插座的模具。該過程需要前往醫(yī)院，嚴重依賴勞動密集型技能和專業(yè)知識，并且需要大量的試錯。李博士表示，由此產(chǎn)生的插座更像是藝術品，而不是醫(yī)療設備，如果不完美貼合，會導致皮膚問題和穩(wěn)定性問題。這個過程還必須經(jīng)常重復，因為假肢插座在使用過程中會很快磨損，成人每 3-6 個月更換一次，兒童則更頻繁。



該團隊的方法利用各種技術（包括至少一個來自 Raise3D 的系統(tǒng)）和獨特的編碼，通過全數(shù)字化過程創(chuàng)建套接字。通過使用數(shù)字掃描儀捕獲用戶肢體的 3D 掃描并使用計算機輔助設計 (CAD) 軟件，生成個性化的設計配置文件，然后將其導入 3D 打印機進行制造。結果是完全定制的插座可以在短短八小時內(nèi)生產(chǎn)出來，使得該過程比當前方法快得多。



李博士的方法的獨特之處在于它能夠在偏遠地區(qū)甚至用戶家中實現(xiàn)插座的 3D 打印。數(shù)字掃描和3D打印設施可以部署到不同地區(qū)，包括服務不足的地區(qū)和醫(yī)療保健機會有限的發(fā)展中國家。下肢假肢用戶可以掃描他們的肢體，將掃描結果發(fā)送給可以遠程處理設計的醫(yī)療專家，并收到定制的設計文件作為回報。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性化醫(yī)療設備的使用和生產(chǎn)方式。

李博士表示：“通過使用從設計到制造的全數(shù)字化工作流程和增材制造，創(chuàng)建插座的整個過程是定量和迭代的，因此具有高度可定制性、可重復性和高效性。通過使用創(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間集中在用戶身上，從而增加所有人和按需的可訪問性，該項目的最終目標是使設計和制造過程對醫(yī)療保健專業(yè)人士和用戶來說更容易、更容易使用，以便有一天可以在當?shù)厣鐓^(qū)、醫(yī)院甚至用戶的家中制造假肢接受腔�！�

拉夫堡大學團隊通過在其內(nèi)部開發(fā)的設施中進行廣泛測試，優(yōu)化了其 3D 打印插座設計，能夠承受 6,000 至 16,000 牛頓的負載，相當于人體體重的 7-20 倍。該團隊的技術還使他們能夠增加設計自由度，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一步促進用戶參與游戲、身體活動和活動。

團隊下一步是建立學術和工業(yè)的伙伴合作關系，將3D打印假肢插座原型轉化為產(chǎn)品，并探索其工藝在不同環(huán)境中的應用。李博士表示：“我希望有一天這項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)療設備及其他領域的發(fā)展。目前，偏遠地區(qū)的醫(yī)療機構、醫(yī)療專業(yè)人員和 3D 打印技術的準入門檻太高。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�！�

殘疾人鐵人三項運動員芬利·杰克斯 (Finley Jakes) 是一名下肢假肢使用者，也是拉夫堡大學的新畢業(yè)生，他拜訪了李博士和團隊，芬利是英國鐵人三項殘奧會世界級項目的成員，曾代表英國參加世界各地的賽事并獲得獎牌。他告訴研究人員，通常需要一個月左右的時間才能收到假肢插座，而且他也經(jīng)歷過由于使用不合適的插座而導致的皮膚問題。他表示這項研究可以使很多人受益，尤其是成長過程中需要隨時使用假肢插座的兒童。