康复辅具设计革新Quorum Prosthetics:携手Freeform打造Quatro 3D打印适配套件

Quorum Prosthetics

康复辅具设计革新Quorum Prosthetics:携手Freeform打造3D打印假肢接受腔套件

Customer Story

有270万美国人失去了肢体,预计到2050年这一数字将几乎翻倍。1对于那些进行下肢截肢的人,恢复活动能力取决于既能正常运作又能良好适配的假肢。这两个因素紧密相连,因为不良适配会极大地妨碍功能和舒适度。

Client

Quorum Prosthetics

Location

美国

Challenge

假肢接受腔设计

这一点在假肢接受腔上表现得尤为明显,接受腔是残肢和假肢之间的接口。这些接受腔通常由定制为个体用户的石膏型制成,然后使用碳和树脂层压。经过多次试穿,最终的接受腔通常由碳纤维、玻璃纤维或尼龙制成。

问题在于,即使最精确定制的接受腔最终也会因残肢的非静态性而适配不良。在初始手术后的头12到18个月内,残肢的形状和体积都会发生变化,而其体积每天还会波动高达11%或12%。这可能导致接受腔不适配,造成巨大的压力和不适,最终使得难以控制假肢。

Quorum Prosthetics是一家总部位于科罗拉多的公司,推出了Quatro,这是一款3D打印的假肢接受腔,具有专利设计,允许用户通过可调式卷轴和可互换的舒适细胞改变接受腔的体积和压缩,从而提供更好的整体适配和更好的舒适度。

由Oqton开发的Freeform软件是让Quorum Prosthetics将这一想法付诸实践的软件。

Quorum Prosthetics首席执行官乔·约翰逊对这种设计的差异有着第一手经验。他已经穿了Quatro接受腔三年多了。

Quorum Prosthetics使用  Freeform设计其具有专利设计的3D打印接受腔Quatro
(Quorum Prosthetics使用 Freeform设计其具有专利设计的3D打印接受腔Quatro)

Quatro接受腔的可调节程度是其成功的一个重要原因。传统接受腔的制造精度约为3毫米左右。但Quatro的精度范围不到一毫米。

约翰逊说:“这更精确。这很重要。当我们重新适配时,如果自上次试穿以来失去了体积,我们可以在接受腔内部精确地再现它,而以前是不可能做到的。或者,如果可以做到,它只是不太准确。”

穿着具有这些集成细胞的假肢更安全,因为我能感觉到我的脚在空间中的位置。Quatro使用对抗力,将压缩转移到接受腔,从而实现更好的本体感知,即您对肢体位置和运动的感觉。它还为用户提供更好、更贴合的适配。他们可以通过旋钮上的微调来控制适配。

乔·约翰逊

Quorum Prosthetics首席执行官

增加触觉技术的准确性

Quorum在将Quatro引入市场的近四年中首次开始使用Freeform。

约翰逊说:“我们对Quatro接受腔拥有一个非常具体的设计要求的专利,而Freeform完美地满足了这个需求。基本上,我们为每个患者制作定制接受腔,因此每个形状看起来都很不同。但是在Freeform中,调整线的布局和整个Quatro系统已经标准化,使设计过程变得迅速而简便。”

该过程始于由临床从业者制作的诊断接受腔,Quorum团队通过高保真度的3D扫描将其带入Freeform数字设计环境。接下来,Quorum设计师肖恩·麦克卢尔在模具空间内安排基板、壳体和其他CAD创建的组件。

麦克卢尔说:“这就是更高精度真正发挥作用的地方。传统上,您可以期望精度在八分之一英寸左右。使用Freeform,我们可以更精确。”

Quorum Prosthetic的Quatro接受腔在行动中
(Quatro使用对抗力将压缩传递到接受腔中,从而实现更好的本体感知或肢体位置和运动的感觉。)

组件放置后,数字黏土模型中开始进行模具修改。Freeform包括一系列雕刻和塑形黏土的工具,包括剃刀、刀切割器和刮刀,所有这些都提供触觉反馈。然后,麦克卢尔追踪边缘线,制作基座接受腔,并继续设计专利Quatro技术。

Freeform内的触觉技术使我们能够创建这些非常受控制的曲线,这使我们能够在完全定制的形状内融入标准化的设计特征。这绝不是一个模板。我们的首要目标是制作一个完全符合一个特定人的接受腔,并能以他们需要的方式运作。

肖恩·麦克卢尔

Quorum设计师

在这个过程的这一阶段,麦克卢尔将原始实体模型、黏土模型和网格模型结合在一起,得到一个最终设计,准备用HP 4200 MultiJet Fusion打印机进行3D打印。该过程的最后一步是蒸汽抛光,以达到正确的表面质量。

使用3D打印提高效率

使用更传统的方法,创建这种类型的接受腔设计可能需要长达12小时的时间。使用Freeform,Quorum团队可以在四到六小时内完成设计,尽管有些设计可能在三小时内完成。当四个接受腔准备好时,它们可以同时进行3D打印,大大提高效率。

约翰逊还指出,3D打印的一个次要好处是它可以在夜间无人值守运行,这不仅提高了整体效率,还有助于避免在劳动力短缺期间雇佣和保留机器操作员的需要。

他说:“熟练劳动力是当前任何制造公司最大的成本中心之一。而且成本只会越来越高。我们的3D打印机只需要定期维护,它可以在传统技术员完成一个接受腔的时间内交付四个接受腔。”

在Freeform中设计假肢
(根据Quorum Prosthetics首席执行官乔·约翰逊的说法,Freeform对他们的工作至关重要。)

扩大接触,改变生活

目前,Quorum是一家在科罗拉多本地地区具有强大足迹的快速发展的公司。尽管在高度竞争激烈的医疗设备行业相对年轻,Quorum纯粹通过口碑和社交媒体不断扩大其影响力。

约翰逊说:“通常是患者直接找到我们。与普通人相比,假肢患者往往更懂技术。他们进行了广泛的研究,并通过各种平台找到了我们。我们甚至通过TikTok接到了一些订单。”

不幸的是,在这种情况下的主要推动因素是平均碳纤维接受腔的相对质量较差,无法始终提供一致的舒适体验。

约翰逊说:“我希望每个截肢者都能获得Quatro接受腔,因为对我来说,这真的改变了生活。当患者收到他们的接受腔时,他们感到非常兴奋。他们喜欢更控制他们的假肢。他们感觉自己是整个过程的一部分。他们甚至可以在接受腔上添加特殊的标志或图案。”

根据约翰逊的说法, Freeform对Quorum Prosthetics的工作至关重要,无论是在功能上还是在带来的效率上。

我们的设施门上有一行字,上面写着‘这是创意变为现实的地方’。这真的是因为Freeform。如果没有Freeform软件的组件和触觉技术,我们无论如何都无法以我们渴望的速度完成工作。

乔·约翰逊

Quorum Prosthetics首席执行官

1. Amputee Coalition. Limb Loss and Limb Difference Awareness Month. Accessed July 31, 2023. https://www.amputee-coalition.org/events-programs/limb-loss-awareness-month/

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