医疗器械制造革新:法国康复中心和美国义肢用户的3D打印成功故事

01.26.2023

增材制造可能仍在发展阶段,但它远非曾经被称为未来乌托邦或“炒作”的那样。如今,它是改变生活的创新动力,而在医疗领域,这一点表现得尤为明显*。

最近采用增材制造技术的机构是法国一家为烧伤儿童提供康复服务的中心,他们现在采用一种无痛的方式制作面部矫形器。

烧伤通常通过定制的面罩治疗,这些面罩在受影响的区域起到按摩作用,促进愈合。传统的制作面部矫形器的方法涉及使用石膏带对患者的脸部进行印模,这一过程因与肌肤的直接接触而令人不适。

传统制造方法的创伤性质促使许多护理人员寻找更好的替代方案。考虑到这一点,法国里昂的罗曼·费拉里(Romans Ferrari)小儿康复机构决定尝试3D打印,并与增材制造硬件和软件分销商3DZ一起,为烧伤儿童试行了一种无痛治疗。

精确、无痛和个性化

为了获取儿童面部的高度精确图像,3DZ使用Artec3D Eva 3D扫描仪替代了传统的石膏带。扫描仪捕捉的数据在创建完美贴合面罩时充当负像。面部的数字模型使用Formlabs Fuse1进行3D打印,然后在模型顶部热成型一层聚丙烯片,制作成矫形器。

在建模过程中,3DZ使用了Geomagic Freeform,这是Oqton的3D设计和雕刻软件,直观、用户友好,并且非常适合创建精确贴合人体的产品。该软件与一种触觉设备配合使用,使团队能够快速轻松地在3D数字模型上标记治疗区域。生成的矫形器设计从Freeform导出并发送到打印软件。

Geomagic Freeform矫形器从精确的3D面部模型创建
(Geomagic Freeform矫形器从精确的3D面部模型创建)

该试点项目于2022年初完成,并被证明取得了巨大成功。3DZ发现,使用3D打印制作面罩在经济上是可行的,并且消除了年轻患者的许多压力。这些发现促使法国医疗中心永久性地用3D扫描和打印替代了旧的石膏模型和铣削方法。

阅读3DZ网站的专题汇报

在3D打印义肢方面取得的里程碑

在大西洋的另一边,人们正在迅速接受通过增材制造制作的义肢,因为它们在日常活动和高冲击条件下(如体育运动)都证明是舒适的。

以理查德·布拉洛克(Richard Blalock)为例,他是一位工程师,对跑步有着毕生的热情,每年跑步超过2000英里(3219公里)。他也是一位长期使用义肢的人。

布拉洛克的右脚于2009年截肢,因为旧伤的问题再次出现。急于在手术后立即恢复跑步,他发现传统制作的义肢导致疼痛和水泡。在寻找更好解决方案的过程中,他选择了定制的3D打印义肢,并自那时起就再也没有回头。

“减轻重量对我来说是一个很大的优势,舒适度也是其中的重要因素,”布拉洛克在关于3D打印矫形器和义肢的播客中说道。“我们还可以调整设计以适应腿部变化。残肢会随时间改变,而通过3D打印,你可以在计算机上更改腿部的模型并打印新的腿。这是一个天翻地覆的变化。可以在几小时内完成,而不是几天或几周。”

他最初的义肢是由碳纤维制成的,相对较重。“碳纤维非常轻,但在内接受腔和外接受腔框之间,我的3D打印腿比我的碳纤维跑步腿轻约一磅。当我跑26英里时,这是一个巨大的差异,”布拉洛克补充道。

布拉洛克方案的幕后之人是布伦特·赖特(Brent Wright),一位经过认证的矫形器和正骨矫正器,他经营着EastPoint Prosthetics & Orthotics诊所和提供免费义肢的慈善机构LifeNabled。赖特是3D打印义肢的坚定支持者,经常在社交媒体和媒体上分享成功故事。

为制作义肢,赖特使用了多喷嘴熔融技术,一种3D打印技术,其中打印机在打印床上放置一层材料粉末,喷墨头横越粉末,沉积熔融和细节处理剂。

赖特的工作流程始于对肢体的3D扫描。扫描数据传输到Geomagic Freeform,其中网格转换为基于体素的格式。然后,设计内接受腔和外接受腔,以完美贴合四肢。生成的3D模型导出为STL文件并发送到打印准备软件。

赖特使用不同的材料打印义肢的每个部分。内接受腔采用多喷嘴熔融TPU材料,类似于柔软的橡胶,外接受腔采用多喷嘴熔融PA 12材料,具有弹性和抗高冲击性。

布拉洛克对结果印象深刻。“布伦特用3D打印的框架非常坚固——我们甚至可以用卡车碾过它,它也不会破裂。但我确信我们可以进一步减轻重量,”他解释说。

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