SLS 3D打印 | 打造定制輔具的神兵利器

來源： TPM3D 盈普三維

康復(fù)輔助器具是改善、補(bǔ)償、替代人體功能和實(shí)施輔助性治療以及預(yù)防殘疾的產(chǎn)品。包括各類矯形器與假肢、個(gè)人移動(dòng)輔助器具、溝通和信息輔助器具、個(gè)人醫(yī)療輔助器具等�？祻�(fù)輔助器具作為“定制化”屬性MAX的產(chǎn)品，應(yīng)該真正的適用于每個(gè)患者獨(dú)特的實(shí)際情況，并且符合“精準(zhǔn)醫(yī)療”的理念，所以3D打印技術(shù)憑借其對(duì)定制化產(chǎn)品的快速響應(yīng)、靈活生產(chǎn)的能力，非常適合在該領(lǐng)域深入應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)制作工藝，采用三維掃描+數(shù)字化設(shè)計(jì)+3D打印的“組合拳”，能夠“直擊”康復(fù)輔具制作工藝繁復(fù)的痛點(diǎn)，并且更容易通過設(shè)計(jì)優(yōu)化來提升患者的使用體驗(yàn)和康復(fù)效果。

在各類3D打印技術(shù)中，選擇性激光燒燒結(jié)技術(shù)（SLS）更適合用于制作康復(fù)輔具，因?yàn)镾LS技術(shù)使用尼龍粉末材料為基材，打印零部件的機(jī)械性能和耐久性拉滿，可選擇的材料種類也非常多，包括尼龍11、尼龍12、尼龍6以及柔性TPU材料、復(fù)合高分子材料等，打印完成后還可以做化學(xué)蒸汽平滑處理，韌性更強(qiáng)，且防水防汗，防止細(xì)菌滋生。

圖1 | 盈普SLS打印腕部護(hù)具經(jīng)AMT化學(xué)蒸汽平滑處理前后對(duì)比

可以用于打印各類矯形器、康復(fù)頭枕、鞋墊、假肢 等產(chǎn)品，并且打印速度快，可以滿足小批量生產(chǎn)的要求，可謂是打造定制化康復(fù)輔具的神兵利器。

圖2 | 盈普SLS 3D打印技術(shù)制作的各類康復(fù)產(chǎn)品

足踝矯形器
足踝矯形器是一種用于控制足踝部運(yùn)動(dòng)的裝置，可用于固定關(guān)節(jié)炎、骨折損傷部位和糾正足踝部畸形。批量生產(chǎn)的矯形器型號(hào)有限，無法提供個(gè)體化的服務(wù)以實(shí)現(xiàn)最佳矯形效果。定制的足踝矯形器雖解決了上述問題，但傳統(tǒng)石膏矯形器，取模制作效率低，對(duì)醫(yī)師工藝技巧要求高，工作環(huán)境雜亂傳，并且貼合度有限，外觀單一不透氣。

圖3 | 傳統(tǒng)石膏足踝矯形器的制作流程

3D打印的足踝矯形器應(yīng)用逆向工程和快速成型技術(shù)，在大幅降低個(gè)體化足踝矯形器制作難度、縮短制作時(shí)間 的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)與定制的足踝矯形器相同，甚至更佳的效果，例如輕量化鏤空設(shè)計(jì)等。同時(shí)近乎注塑尼龍材料性能確保產(chǎn)品使用的耐用性能。

圖4 | 三維掃描 + 3D打印技術(shù)制作的足踝矯形器

脊柱側(cè)彎矯形器
脊柱側(cè)彎是一種常見的疾病，多見于青少年，其發(fā)病率已達(dá)5%以上。一般側(cè)彎在20°以內(nèi)的特發(fā)性脊柱側(cè)凸可先不做治療，而是進(jìn)行嚴(yán)密的觀察；但如果側(cè)彎在30-40°，或者每年加重5°，就需要通過穿戴支具、或者理療等方式進(jìn)行治療。再嚴(yán)重的情況就會(huì)影響心肺等器官，要通過手術(shù)來治療。當(dāng)然脊柱手術(shù)存在風(fēng)險(xiǎn)大、費(fèi)用高昂的問題，除非萬不得已，都建議使用非手術(shù)的方式治療。其中最主要和最可靠的保守方法就是支具治療。

圖5 | 傳統(tǒng)脊柱側(cè)彎支具

傳統(tǒng)制作矯形器需要石膏取病人身體模型結(jié)合X光片制作，工藝流程對(duì)患者和矯形師來說都十分繁瑣。一個(gè)矯形師一天最多制作3-5個(gè)病人的矯形器。CT或3D掃描結(jié)合3D打印制作將會(huì)大大降低矯形師工作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

圖6 | 傳統(tǒng)石膏脊椎矯形器的制作流程較繁復(fù)，患者體驗(yàn)較差

利用SLS 3D打印技術(shù)可以做出完全貼合患者軟組織特征的產(chǎn)品，同時(shí)支持增加大量鏤空結(jié)構(gòu)，減輕支具佩戴重量，增加透氣性。

圖7 | 盈普SLS 3D打印脊椎矯形器制作流程簡(jiǎn)捷，穿戴體驗(yàn)更好

鞋墊
通過足部測(cè)量、足底壓力測(cè)試以及步態(tài)分析，可以為足部病患者打印個(gè)性化的足部矯形鞋墊，緩解腦癱患者、糖尿病患者、足部?jī)?nèi)外翻、扁平足等人群的走路不平穩(wěn)問題。盈普三維攜手上海交大利用先進(jìn)打印技術(shù)、動(dòng)作捕捉步態(tài)分析，共同展開這方面研究。并加速開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。

圖8 | 盈普SLS 3D打印矯形鞋墊制作流程

頭枕
現(xiàn)在人們的工作和生活節(jié)奏越來越快，并且長(zhǎng)期低頭看手機(jī)和電腦，引發(fā)的頸部肌肉勞損、頸椎前傾、頸背的僵硬和疼痛很常見，在睡覺的時(shí)候就尤其需要一個(gè)適合自己正常頸椎曲線的枕頭，才能夠真正起到緩解疲勞，改善頸椎曲度，并且提高睡眠質(zhì)量的效果。

相較于市面上乳膠枕，利用三維掃描+X光+SLS 3D打印技術(shù) 制作的TPU康復(fù)頭枕能夠更完美的適配每個(gè)人的頸部曲線，而且TPU材料相較于發(fā)泡乳膠而言對(duì)頭部的承托能力更強(qiáng)，受壓后的變形更小，可以長(zhǎng)期使用不變形，可以有效幫助用戶緩解頸部疲勞，達(dá)到慢慢矯正頸椎曲線的效果。

圖9 | 盈普SLS 3D打印康復(fù)頭枕對(duì)頸部曲線的矯正效果

最后，盈普與上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化研究院、中山陳星海醫(yī)院深度合作，在廣東中山建立了3D打印應(yīng)用中心，設(shè)置骨科應(yīng)用和康復(fù)應(yīng)用科室，并已經(jīng)開始SLS 3D打印康復(fù)輔具的市場(chǎng)化進(jìn)程，不斷有新的產(chǎn)品推出，為病患提供精準(zhǔn)醫(yī)療解決方案。

圖10 | 與上海交大醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)華研究院和陳星海醫(yī)院合作建立的3D打印應(yīng)用中心

在數(shù)字化醫(yī)療加速發(fā)展的今天，我們欣喜的看到：越來越多的醫(yī)療從業(yè)者正在去了解、使用3D打印技術(shù)，同時(shí)又有大批3D打印企業(yè)將目光投向醫(yī)療領(lǐng)域，并努力探索新的應(yīng)用和價(jià)值，醫(yī)工雙方都在積極的相向而行，為醫(yī)療與3D打印行業(yè)的發(fā)展添磚加瓦，據(jù)此我們有理由相信，3D打印技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)療領(lǐng)域大規(guī)模普及使用的一天很快就會(huì)到來。