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【实战案例】3D打印技术在颈托的设计

  【小编的话】又到发布实战案例之日!之所以在此平台经常发布一些案例,一方面3d打印与医疗的结合是行业的一个大热点也是三的部落为之努力奋斗了多年的一些心得。但另外一方面,虽然努力了这么久摸索了这么多,毕竟属于新的领域,还是会有很多不足之处,进步空间很大。借此平台,希望与大家共同探讨与交流。“精准医疗,3D创造”欢迎大家围观!

  项目背景

  3D打印,想必大家并不陌生,它是一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其在各行各业广受关注,也正因其独特的优势,吸引了大批医学爱好者将这3D打印这一技术应用于临床,三的部落最近启动了“3D打印技术在颈托的设计”项目,并取得了良好的反馈。

  颈托是颈椎病辅助治疗器具,对颈椎起到制动,减少神经的磨损,减轻椎间关节创伤性反应,消除组织水肿的作用。常见的颈托通常按照 “大,中,小”三种型号出售,并不能符合所有人的需求,而3D打印,恰恰能够使产品设计个性化的特点弥补了此不足。

  设计过程

  1. 数据的获取

  正常脊柱各段因人体生理需要,均有一定的弯曲弧度,称为生理曲度。在颈椎的正常侧位X光片上颈椎呈轻度前凸如图(1),但由于先天及后天因素,每一个人颈椎的生理弯曲各不相同,因此在设计前必须得到使用者的颈部数据。

  首先我们使用三维扫描仪获取患者颈部数据,其中本案例使用的三维扫描仪为Creaform的HCP医用三维扫描仪,其以高精确度、高质量和出色可靠性赢得了用户的喜爱。图(2)为扫描后的效果图。

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计

  图1

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计

  图2

  2. 模型建立

  应用相关三维设计软件进行三维建模,设置合适的模型厚度及添加加强结构,以保证结构能够满足产品的力学性能需求,与此同时为确保佩戴的舒适性,应避开骨凸点。

  常见的颈托为发泡材料制成,结构密封,不具备良好的透气性,因此为改善其透气性及减轻模型重量。设计的模型结构(仅供参考)如下图(3)、(4)、(5)。

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计

  图3

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计  

图4

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计

  图5

  3.模型打印

  3D打印常用的技术有SLS、SLA、FDM等,本文选用的打印机器为三的部落自主研发的FDM打印机3DPRO 501M,打印材料选用PLA,即已经可以满足设计需求。且整个模型的制作在仅在两天内即可全部打印修改完成,打印效果如下图(6)、(7)、(8)。

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图6

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计

图7

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计
图8

  结论

  颈托从设计到打印完成仅需2~3天时间,且选用的材料为最为常见的PLA料,大大减少了时间与价格成本投入,与此同时模型的设计是基于使用者的三维数字模型,更加个性化,极大的提高了舒适度,因此3D打印比起传统的手段,更能够满足于颈托的设计。

  3D打印最大的特点就是使产品设计个性化,减少产品的研发时间。不仅对于颈托,就其它康复辅具而言,3D打印也逐渐被医生及患者接受。关注过我们公众号的读者肯定看到过之前的几篇案例。我们简单回顾其中一个。

  当患者肢体受损,其相对传统的石膏绷带的固定,3D打印的支具如图(9)具有良好的透气性,患者可以佩戴支具洗澡,并不因支具的佩戴过多影响患者生活,除此之外也可以根据患者的需求设计不同的图案,使得支具外观不再呆板。

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计
  图9

  3D打印不仅在康复领域上具有其独特的优点,也能够应用在骨科领域中,如膝关节手术导板如图(10)的设计,其缩短了手术时间,减轻了患者痛苦,于此同时在一些骨科植入物个性化产品如图(11)的设计,应其能满足患者骨头结构的个性化也备受医生的青睐。

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计
  图10

【实战案例】3D打印技术在颈托的设计
  图11

  随着3D打印技术的发展,材料性能也在不断改进,其越来越能够满足临床需求。我们有足够的理由相信在不久的将来3D打印在医学领域必将有其独特的位置。

  三的部落近年来不断的尝试将3D打印技术推广于医疗领域,不断的开拓于研究,现已经在康复辅具,骨科导板及植入物,医学实验模型等上拥有了丰富的经验,当然还有很大的进步空间。在此也欢迎广大医学爱好者提出宝贵的建议!若您有任何与此相关的意见或建议,请留言给我们或致电400-690-7753!(Miss Zhang)

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