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復雜結(jié)構(gòu)與定制設(shè)計——3D 打印如何推進矯形技術(shù)的重大變革?

“沒有人喜歡佩戴矯形器。不過,如果在日常生活中幾乎可以忽略它的存在,甚至還充滿美感,則可大幅延長佩戴時間,從而 使矯形器達到滿意的治療效果?;颊吲宕髟霾闹圃旃に囍瞥傻某C形器后,通常都會繼續(xù)使用。這種矯形器的貼合度、佩戴舒 適度和外觀明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝制造的矯形器?!?/span>


定制化設(shè)計與集成式的功能

在涉及到支撐型矯形器時,矯形 外科技術(shù)人員通常受到個性化結(jié)構(gòu)的 束縛,因為形態(tài)、功能和材料厚度配 置必須適合每位患者的需求。當需要 采用復雜結(jié)構(gòu)時,傳統(tǒng)工藝通常已達 到自身極限。此外,由于其生產(chǎn)成本 較高而且非常耗時,因此沒有現(xiàn)貨可 用。為解決這些問題,plus medica OT 采用了工業(yè) 3D 打印技術(shù)。借助 EOS GmbH 的生產(chǎn)系統(tǒng)和咨詢服務(wù), 該公司可根據(jù)每個患者需求來量身定 制矯形器,而傳統(tǒng)工藝幾乎無法實現(xiàn) 這一點。



良好的透氣性:這種踝關(guān)節(jié) / 足部矯形器上有很多透氣孔,環(huán)狀封閉系統(tǒng)幾乎覆蓋整個腳面,從而防 止出汗過多。

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面臨的挑戰(zhàn)

每個人都是獨一無二的,在矯形 外科領(lǐng)域尤為如此,矯形外科的目標 就是根據(jù)個性化需求來支撐或恢復人 體活動能力。為使治療圓滿成功,矯 形器的設(shè)計必須與患者的解剖結(jié)構(gòu)和 治療需求精確匹配。這也解釋了矯形 器需按定制結(jié)構(gòu)生產(chǎn)或進行小批量定 制生產(chǎn)的原因,因為直到如今,矯形 外科技術(shù)人員一直根據(jù)各種可行的傳 統(tǒng)生產(chǎn)方法(例如鑄造、建模和銑削 等)來構(gòu)建矯形器。但是,復雜的結(jié) 構(gòu)和不同的材料厚度要求已達到了現(xiàn) 有傳統(tǒng)加工工藝的極限。

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如果需要在同一款產(chǎn)品中融合

多種功能,必須以手動方式將多個單 獨的零部件組合形成矯形器成品,而 這是一個非常耗時的過程。同時,對 于存在神經(jīng)系統(tǒng)疾病(例如癱 瘓、 中風或多發(fā)性硬化癥等)發(fā)病風險的 患者,還必須盡快使用矯形器來支持 他們的靈活移動性。對兒童進行治療 時,需要進一步考慮的因素是他們生 長速度很快,這意味著輔助用品必須 頻繁更換。


plus medica OT 是 一 家 3D 打 印醫(yī)療輔助用品供應商,他們已經(jīng) 意識到了這些挑戰(zhàn),并確立了采用 工業(yè) 3D 打印提升患者護理水平的目 標,將傳統(tǒng)的矯形技術(shù)工藝與增材制 造帶來的各種可能性相結(jié)合,基于全 新的設(shè)計方案為患者量身定制質(zhì)量卓 越矯形器。“我們將矯形外科手工工 藝與增材制造的優(yōu)勢相結(jié)合。”plus medica OT 首席運營官 Alexander Hülk 表示。

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解決方案

2015 年 起,plus medica OT 致力于開發(fā)、構(gòu)建、生產(chǎn)和銷售采用 增材制造技術(shù)制造的矯形器。該公司 的關(guān)鍵重點是利用該項技術(shù)的潛力來提升患者護理水平,并為矯形外科技術(shù)人員提供這項技術(shù)。為此,該公司 致力于從經(jīng)濟和技術(shù)層面優(yōu)化這類組 件,并且尤為關(guān)注矯形器的形態(tài)和功 能。這就是全球首家矯形外科技術(shù)的 3D 打印供應商 plus medica OT 能 與當?shù)卣瓮饪萍夹g(shù)人員密切合作的 原因所在。只有根據(jù)矯形外科技術(shù)的 要求協(xié)調(diào)設(shè)計和增材制造的所有工 藝,才有可能取得最佳的效果。


此,該公司與 3D 打印領(lǐng)域 的技術(shù)領(lǐng)導者 EOS 開展合作。EOS 不僅提供所需的系統(tǒng)和材料,還能 在開發(fā)和生產(chǎn)過程中為用戶提供各 種支持?!拔覀儚?EOS 提供的實力 極強且基于合作伙伴的咨詢服務(wù)中 受益良多,例如,就如何選擇最適 合的材料 EOS 為我們提供了大力支 持?!盇lexander Hülk 解釋到。經(jīng)驗 豐富的醫(yī)學工程應用專家?guī)椭e累 專業(yè)知識,并為其展示如何全面挖掘 該技術(shù)的潛能。而且直到現(xiàn)在,當遇 到設(shè)計優(yōu)化和功能集成相關(guān)問題時, 他們?nèi)阅茈S時提供幫助。



plus medicaOT 在制造矯形器時,首先會由矯形外科技術(shù)人員為患 者制作石膏模型。然后,直接在石膏 模型上設(shè)計矯形器。之后,矯形外科 技術(shù)人員將石膏模型和訂貨單一并送 到 plus medica OT。隨后,使用 3D 掃描儀對石膏模型進行數(shù)字化。接下 來,plus medica OT 采用 CAD 程序 設(shè)計出矯形器,并將構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸?shù)?生產(chǎn)系統(tǒng) EOS P 396。利用激光束 將精細的粉末材料逐層燒結(jié)疊加,最 終制造出零部件。這樣,無需任何特 殊工具,即可制造出所能想象的任意 形狀的矯形器。采用的材料是尼龍聚 合物,具有出色的硬度和耐沖擊度, 在重負荷下既不會碎裂也不會斷裂, 降低了患者受傷的風險。

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成果

增材制造助力 plus medica OT 采用新方法生產(chǎn)出質(zhì)量卓越的輔助用 品,即使是復雜的結(jié)構(gòu)也能輕松制造。 此外,在同一個矯形器中可以變換不 同的材料厚度,從而達到增強特定部位的靈活性或硬度。關(guān)節(jié)和封閉系統(tǒng) 或魔術(shù)貼固定件等標準零部件可集成 在矯形器的任意位置。同樣也可應用 到透氣口上來改善其透氣性。


“在同一矯形器中融合多種幾何 形狀并使其具有較薄的壁厚和集成功 能,這是采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝無法輕松 實現(xiàn)的。”Alexander Hülk 滿意的解 釋到。與以往相比,采用新工藝制成 的矯形器能夠更好地契合患者需求。 而且,定制這種輔助用品顯然也相對 容易且經(jīng)濟實惠。如果患者有定制需 求,可以在工件表面重新制作樣式, 而無需擴展生產(chǎn)過程。后續(xù)的染色和 上漆工藝可形成豐富多彩的顏色。對 于 Alexander Hülk 而 言,重量和集 成功能優(yōu)化、良好的透氣性和極具吸 引力的設(shè)計都是治療取得成功的決定 性因素:“沒有人喜歡佩戴矯形器。 不過,如果在日常生活中幾乎可以忽 略它的存在,甚至還充滿美感,則可 大幅延長佩戴時間,從而使矯形器達到滿意的治療效果。”



全方位理念:(從左至右)集成式小腿(上部) 用魔術(shù)貼固定件、整體式關(guān)節(jié)系統(tǒng)、帶徽標的運動止

動裝置、便于保持穩(wěn)定性的集成跟骨板以及通過突片鎖連接內(nèi)部足部組件 ?DAFO?。


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