就診當天讓病人佩戴上3D打印的足踝矯正器
足踝矯正器是一種康復醫療器械，佩戴者主要是腳踝部受傷、骨科疾病或者中風偏癱的患者。許多佩戴者需要長期佩戴這種矯正器。隨著人口老齡化的加劇，在過去的三年中矯正器佩戴者的數量顯著增加。根據Projections 的預測，到2020年僅在美國就有730萬癱瘓或骨科疾病患者需要佩戴矯正器。
與牙齒矯正器類似，由于每個患者的身體都存在個體差異，因此每一個矯正器都需要進行定制。與牙科矯正器不同的是，數字化牙科技術已經為廣大患者帶來了更加舒適的牙科產品和更短的治療時間，然而足踝矯正器仍然依靠傳統的手工制造方法。足踝矯正器能不能像牙科一樣進入數字化定制的時代呢？ 本期，3D科學谷就和你一起看看這個目標是不是有望實現。
America Makes推進的數字化技術
America Makes資助了一個足踝矯正器制造技術項目，致力于建設足踝矯正器的數字化定制技術， 并成立了Cyber 項目組負責這個項目。項目的主要目標是通過云平臺將密歇根大學康復醫療器械中心、Stratasys的FDM 3D打印機和Altair軟件對接在一起，實現足踝矯正器的精準設計及快速制造。目前，項目仍在進行當中，預計在2017年完成項目的概念驗證。
足踝矯正器的數字化定制技術相比傳統足踝矯正器有哪些優勢？ 數字化技術將帶給患者哪些福利呢？讓我們先從傳統足踝矯正器定制工藝的痛點開始了解。
傳統方式的痛點
目前，足踝矯正器主要是依靠技師的豐富經驗和“手藝”來實現定制的。主要的流程是：
->使用玻璃鋼材料按照佩戴者小腿形狀做出一個“印記” （A&B）;
->使用液體石膏注入“印記”，做出矯正器的陽壓模(C)；
->根據突起的腳踝骨和承受壓力的區域這兩個因素，手動調整石膏模型(D)；
->利用石膏模型成型熱塑性塑料，做出塑料模型(E)；
->手工修剪塑料模型，確定最終的矯正器形狀, 并在給病人佩戴之前將矯正器中所需的其他材料、零件安裝好(F)。
定制這樣一個矯正器需要花費2-4周的時間。 在定制過程中，需要使用大量一次性的石膏材料。作為一個給患者長期佩戴的矯正器要具有足夠的強度和靈活性。而傳統的手工制作方法，只能依靠人的經驗而無法通過軟件等技術手段對矯正器的設計進行優化和分析，以確保矯正器具有足夠的強度和具有靈活性。這意味著，患者佩戴矯正器之后可能感到不舒適或者效果不好。
數字化技術能解決痛點嗎？
Cyber項目組推進的數字化技術對傳統定制方法進行了顛覆。與傳統手工制作方法相比，數字化技術具有以下優勢：
減少交貨期：交期縮短至1天；
提高精度： 石膏模型在干燥之后尺寸會縮小。如果不是經驗豐富的技師，則難以做出與患者腳踝和腳的形狀精確匹配的矯正器。而數字化技術使用三維掃描儀獲取精準的患者數據，設計完成的數據直接進行3D打印，得到精準的定制化矯正器；
避免患者多次就診：通過三維掃描儀可以一次性獲取患者足部數據，所有的設計和驗證工作都通過軟件來進行處理，無需患者多次前往醫院協助技師手工調整矯正器；
產品更輕、更可靠：通過手工制造方法，雖然能夠滿足基本功能，但是不僅看起來顯得笨重，產品的可靠性也難以得到保證。而在數字化制造技術中，Cyber項目組將接入Altair 公司的OptiStruct 軟件。通過OptiStruct來降低矯正器的厚度，同時保證強度。
由于足踝矯正器的佩戴者平均年齡是70歲，所以通過優化軟件實現的輕巧、可靠的矯正器，無疑更能夠讓佩戴者感到更舒適、輕松。
挑戰
當然，數字化技術對矯正器制造團隊提出不小的挑戰。他們所需要擁有的技能，不再是通過石膏和經驗手工制造矯正器了，而是針對3D打印技術對矯正器進行設計和優化的工程能力。
除此之外，以目前3D打印技術的效率，如果醫院每天接診的患者數量很多，則難以在1天之內就能夠打印出所有患者的矯正器。矯正器定制所需的材料，除了受力的區域使用的堅固材料，還有與患者肢體接觸部分使用的柔性材料。在制造矯正器時需要考慮如何實現多種材料的3D打印。
Cyber項目小組實現矯正器數字化制造的更大挑戰是實現多方數據的對接， 即將掃描數據、建模數據、設計優化數據、3D打印數據進行無縫銜接。
中國3D打印網認為，盡管面臨著種種挑戰，但這是數字化制造技術在醫療行業又一次積極的探索。我們也期待這一項目在2017年能夠如期通過概念驗證。
(責任編輯：admin)
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