矯形外科技術(shù)3D打印供應(yīng)商plusmedicaOT公司的首席運(yùn)營官AlexanderHülk對增材制造（3D打?。┑某C形器評價到：“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(dá)到滿意的治療效果。患者佩戴增材制造工藝制成的矯形器后，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。”

矯形器的設(shè)計與制造存在哪些挑戰(zhàn)？

3D打印技術(shù)又是怎樣助力plusmedicaOT公司制造出既貼合、舒適又美觀的外科矯形器的？3D打印技術(shù)為矯正器的設(shè)計與制造帶來了哪些便利性？plusmedicaOT公司的3D打印矯形器設(shè)計與制造過程對這些問題做了很好的詮釋。

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?yàn)樾螒B(tài)、功能和材料厚度配置必須適合每位患者的需求。當(dāng)需要采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，傳統(tǒng)工藝通常已達(dá)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，plusmedicaOT采用了工業(yè)3D打印技術(shù)。借助EOSGmbH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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

面臨的挑戰(zhàn)

每個人都是獨(dú)一無二的，而在矯形外科領(lǐng)域尤為如此，矯形外科的目標(biāo)就是根據(jù)個性化需求來支撐或恢復(fù)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(jìn)行小批量定制生產(chǎn)的原因，因?yàn)橹钡饺缃瘢C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、成型、建模和銑削等）來構(gòu)建矯形器。但是，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和不同的材料厚度要求已達(dá)到了現(xiàn)有傳統(tǒng)加工工藝的極限。

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(dú)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?。ɡ绨c瘓、中風(fēng)或多發(fā)性硬化癥等）發(fā)病風(fēng)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(jìn)行治療時，需要進(jìn)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。

plusmedicaOT是一家3D打印醫(yī)療輔助用品供應(yīng)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(hù)理水平的目標(biāo)，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。”plusmedicaOT首席運(yùn)營官AlexanderHülk表示。

解決方案

自2015年起，plusmedicaOT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(diǎn)是利用該項技術(shù)的潛力來提升患者護(hù)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(jì)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(yīng)商plusmedicaOT能與當(dāng)?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。

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。

為此，該公司與3D打印領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)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。“我們從EOS提供的實(shí)力極強(qiáng)且基于合作伙伴的咨詢服務(wù)中受益良多，例如，就選擇最適合的材料為我們提供了大力支持。”AlexanderHülk解釋到。經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)學(xué)工程應(yīng)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(dāng)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。

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(biāo)的運(yùn)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)。

plusmedicaOT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plusmedicaOT。隨后，使用

3D掃描儀對石膏模型進(jìn)行數(shù)字化。接下來，plusmedicaOT采用CAD程序設(shè)計出矯形器，并將構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴a(chǎn)系統(tǒng)EOSP396。利用激光束將精細(xì)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(fù)荷下既不會碎裂也不會斷裂，降低了患者受傷的風(fēng)險。

成果

增材制造助力plusmedicaOT采用新方法生產(chǎn)出質(zhì)量卓越的輔助用品，即使是復(fù)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(dá)到增強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)零部件可集成在矯形器的任意位置。同樣也可應(yīng)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(shí)現(xiàn)的。”AlexanderHülk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，顯然定制這種輔助用品也相對容易且經(jīng)濟(jì)實(shí)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(kuò)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AlexanderHülk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(dá)到滿意的治療效果。”

EOS技術(shù)的另一大優(yōu)勢是零部件可輕松再現(xiàn)：開發(fā)成功后，可隨時生產(chǎn)質(zhì)量相同的矯形器。例如，對于兒童矯形器，由于需要不斷更換尺寸，但功能和結(jié)構(gòu)卻要保持不變。因此，這也相當(dāng)重要。如果矯形外科技術(shù)人員還采用其專用的3D掃描儀，則還會縮短設(shè)計過程。