不能忽視的青少年脊柱側(cè)彎，3D打印支具助力保守治療

今天小編要跟大家一起了解下好發(fā)于青少年的脊柱側(cè)彎。

那么什么是脊柱側(cè)彎呢？

脊柱側(cè)彎（或者稱之為脊柱側(cè)凸），它是一種脊柱的三維畸形，包括冠狀位、矢狀位和軸位上的序列異常。正常人的脊柱從后面看應(yīng)該是一條直線，并且軀干兩側(cè)對(duì)稱。如果自然站立時(shí)從正面觀察雙肩不等高或后面看到有后背左右不平，就應(yīng)懷疑是否有脊柱側(cè)彎了。

脊柱側(cè)彎的發(fā)生率其實(shí)很高，特別是在10-14歲的青少年，其中女孩又占了絕大多數(shù)。

上面兩張圖，是較為嚴(yán)重的脊柱側(cè)彎，目視即看出側(cè)彎狀況。

側(cè)彎初期的時(shí)候患者本人并不會(huì)感覺到異常也不會(huì)影響生活，容易被忽視，所以發(fā)現(xiàn)異常時(shí)往往程度已經(jīng)比較嚴(yán)重。

今天故事的主人公是一位學(xué)習(xí)舞蹈的少女小文，一起來戳視頻看看吧。

小文的家長(zhǎng)找到了南小峰脊柱矯形工作室進(jìn)行脊柱側(cè)彎治療。

工作室的矯形專家推薦的是GBW支具進(jìn)行治療。

然而如何從支具設(shè)計(jì)到制作工藝，以及材料選擇始終滿足正確的矯形位置，還有支具的抗形變能力等，這些矯形過程所需要的精度問題一直困擾著支具師。

傳統(tǒng)支具制作模型轉(zhuǎn)換復(fù)雜且精度低

傳統(tǒng)的支具制作需要經(jīng)過多次的模型轉(zhuǎn)換、軀干取型、石膏陽型灌制、石膏模型修型調(diào)整、預(yù)制板材熱塑成型、板材胚型裁剪，而且每一次的模型轉(zhuǎn)換就存在一次增大誤差的可能。

好吧，小編聽著就覺得好繁瑣，我們來看圖……

繁瑣的傳統(tǒng)支具制作流程

傳統(tǒng)支具制作兩大難題

石膏膨脹系數(shù)大影響精度：比如石膏在灌制的時(shí)候，存在比較大的膨脹系數(shù)，整個(gè)模型的維度在石膏固化和干燥的過程中，預(yù)計(jì)會(huì)有10%的增大，如果支具師在石膏模型修型之前，不做數(shù)據(jù)還原處理，那么整個(gè)修型過程，都有可能在錯(cuò)誤的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行。

冷卻過程中板材回彈：另外預(yù)制板材的材料特性決定論這種材料在熱塑成型到冷卻定型過程中，會(huì)有一定的回彈，加上真空成型工藝對(duì)吸力大小，真空能力、模型干燥程度的要求很高，比如支具師在石膏模型上預(yù)設(shè)3厘米的壓力深度，但是因?yàn)槟Ｐ团蛎洝�板材回彈等多重因素影響，可能最終在做好的支具上，只能實(shí)現(xiàn)一半的預(yù)設(shè)壓力。

看來，傳統(tǒng)制作支具的過程真的是異常繁瑣，一個(gè)小錯(cuò)誤就可能影響到支具的精度。有什么方法可以讓支具的制作更佳精準(zhǔn)呢？畢竟一個(gè)小小的誤差卻關(guān)系到一個(gè)孩子的未來。

3D打印解決困擾

通過3D掃描系統(tǒng)和CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠在精準(zhǔn)的人體數(shù)據(jù)上，直接設(shè)計(jì)支具的矯正方案，準(zhǔn)確把握脊柱側(cè)彎矯正所必需的正確的矯正位置和最佳矯正力度。

工作室經(jīng)過仔細(xì)慎重的考慮，最終引入3D打印技術(shù)來制作支具。

這樣的矯形支具怎么做出來呢？

首先矯形工作室將設(shè)計(jì)好的、支具數(shù)據(jù)發(fā)送給3D Systems Quickpart團(tuán)隊(duì)。在3D打印之前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整部分參數(shù)，然后通過SLS工藝進(jìn)行打印。

3D打印技術(shù)的加工特點(diǎn)更能保證加工所得脊柱側(cè)彎支具成品是與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完全一致的，徹底解決困擾支具師的成型精度問題。

精簡(jiǎn)的全數(shù)字化工作流程

南小峰脊柱矯形工作室經(jīng)過使用支具內(nèi)受力檢查系統(tǒng)，對(duì)比3D打印支具與傳統(tǒng)板材支具時(shí)發(fā)現(xiàn)，3D打印支具契合度更高，各加力部位的受力方向、受力高度和受力強(qiáng)度這三項(xiàng)重要指標(biāo)都完全達(dá)到支具設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)。

但預(yù)制板材的材料回彈和形變依舊無法解決。支具在改變身體的時(shí)候，身體也在改變支具。

一般來說，脊柱側(cè)彎矯正支具使用時(shí)間在一年左右，按每天穿戴22小時(shí)，一天穿脫多次，那么一個(gè)支具在其使用過程中，有3000-5000次的開合，每一次的開合對(duì)于支具來說都是一次大幅度的形變過程。

與此同時(shí)，我們?cè)诶�用支具矯正側(cè)彎的時(shí)候，因?yàn)槿梭w處在發(fā)育的時(shí)候，會(huì)對(duì)支具形成強(qiáng)大的對(duì)抗力量，使支具變形，另外穿戴側(cè)彎支具很多力量相對(duì)較小的低齡女性，反復(fù)的日常穿脫，使穿戴便利性成為重要要求。

如何保證支具完成大量形變的彈性恢復(fù)，又保證穿戴的便利性，對(duì)抗力量的高強(qiáng)度，是對(duì)支具工藝和材質(zhì)選擇需要充分考慮的。

傳統(tǒng)的熱塑真空成型工藝所使用的預(yù)制板材因?yàn)椴牧鲜蔷鶆蚝穸�，但是�?jīng)過加工中對(duì)材料的牽拉封閉和真空吸附等過程，加上板材各批次配方的細(xì)微差別，以及預(yù)制成型期間的材料均質(zhì)差異，是無法保證支具在整個(gè)使用周期中材料強(qiáng)度一致性的問題。

而3D打印為支具實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?yōu)榱丝赡�，為支具提供了穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，提升了支具的受力承載。

3D打印材料配比分析

南小峰脊柱矯形工作室與3D Systems Quickparts團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近300次的打印材料配方修正，終于完成高強(qiáng)度、易開合、抗變形的打印材質(zhì)。

3D Systems用于SLS打印機(jī)的DuraForm EX Natural材料具有良好的韌性和強(qiáng)度，不多說，親身折疊來測(cè)試。

即使如圖中這樣彎曲，還是可以分分鐘恢復(fù)原來的形狀。

工作室還測(cè)試了材料的耐疲勞度、加熱是否變形、敲擊是否產(chǎn)生裂紋、支具多厚合適，強(qiáng)度和彈性都需要滿足要求，并且還要足夠的輕量化。最終測(cè)試效果非常理想，完全能夠承受小朋友一年的穿戴。

好的支具在保證效果的同時(shí)，更要最小限度影響生活

我們大夏天穿著背心褲衩涼拖走在外面都覺得酷熱難當(dāng)，可以想象側(cè)彎患者在炎熱的夏季穿戴支具的感受。

在夏天佩戴支具成為了患者最難過的坎，極大影響佩戴的積極性。

在支具上開孔能有效解決透氣散熱問題，但傳統(tǒng)板材上開孔，使本就不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變得更加脆弱。

3D打印支具所實(shí)現(xiàn)的局部受力，框架承載的支具穩(wěn)定形態(tài)，在不影響支具整體強(qiáng)度性能的情況下，讓非受力部位的開放、大面積增設(shè)通氣孔變?yōu)榱丝赡堋?/font>

鏤空的設(shè)計(jì)形態(tài)能有效降低支具重量30%以上，有效降低患者的日常負(fù)擔(dān)。

會(huì)呼吸的支具完全改變了脊柱患者在矯形過程中最難克服的穿戴感受。夏天佩戴舒適感差的難題就這樣解決了~

終于打印完成了，醫(yī)生指導(dǎo)小文進(jìn)行穿戴。

小文表示相較傳統(tǒng)的支具，3D打印的支具更貼合身體的每個(gè)部位，透氣舒適，夏天也不會(huì)悶熱，冬天晚上睡覺的時(shí)候也覺得比較舒服。

當(dāng)然效果也是杠杠的。從去年6月1日的側(cè)彎30度，到12月8日再測(cè)量，側(cè)彎變?yōu)?5度，矯正的效果良好。

很欣慰3D打印技術(shù)為脊柱側(cè)彎矯形發(fā)展過程帶來的每一點(diǎn)進(jìn)步，希望3D打印可以幫助到更多有需要的人，不僅在脊柱矯正領(lǐng)域，在醫(yī)療的其他領(lǐng)域也能幫助到更多人。

戳下面視頻，專業(yè)角度了解南小峰脊柱矯形工作室的支具師為何要采用3D打印支具。

脊柱側(cè)凸是危害青少年和兒童的常見疾病，關(guān)鍵是要早發(fā)現(xiàn)、早治療。輕度的脊柱側(cè)凸可以觀察，嚴(yán)重者需要手術(shù)治療。由此也希望各位家長(zhǎng)在發(fā)現(xiàn)孩子有輕微的跡象時(shí)，就要盡快赴醫(yī)治療。

3D Systems Quickparts團(tuán)隊(duì)小貼士

Quickparts主要提供基于3D打印金屬和塑料零部件的定制化、批量原型服務(wù)。Quickparts解決方案改變了產(chǎn)品開發(fā)和制造專業(yè)源部件的方式，使買家能夠在全球各地獲得部件生產(chǎn)的即時(shí)報(bào)價(jià)。

QuickParts®還提供模具和終端零部件的制造服務(wù)，以及三種不同的熔模鑄造技術(shù)，力求把中國(guó)地區(qū)打造成整個(gè)亞太地區(qū)最大的3D打印加工服務(wù)基地。

3D SYSTEMS中國(guó)QuickParts團(tuán)隊(duì)的解決方案涵蓋從3D打印到硅膠模具制作、真空注塑等整套流程，十分適合小批量、定制化的需求。

3D Systems提供全面的3D產(chǎn)品和服務(wù)，包括3D打印機(jī)、打印材料、云計(jì)算按需定制部件和數(shù)字設(shè)計(jì)工具。公司的生態(tài)系統(tǒng)覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工廠車間的先進(jìn)應(yīng)用。3D Systems精準(zhǔn)的醫(yī)療解決方案包括模擬、虛擬手術(shù)規(guī)劃、醫(yī)療、牙科設(shè)備以及給患者定制的外科手術(shù)器械的打印。作為3D打印的創(chuàng)始者和未來3D解決方案的開發(fā)者，3D Systems花費(fèi)了30年的時(shí)間幫助專業(yè)人士和企業(yè)優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)、改造工作流程，將創(chuàng)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)、驅(qū)動(dòng)新的商業(yè)模式。