张平

摘  要：3D打印技术，能够在充分了解患者身体数据的基础上进行设计，精确地应用解剖结构相关原理，根据不同年龄、身高等信息进行个性化定制，精确复制患者关节及肢体位置的解剖结构，相较于传统石膏矫正器有着明显的应用优势。3D打印数字化制作的假肢矫正器，其设计的灵活性更高，舒适性及安全性更符合患者的个性化需求，有着广阔的发展前景。

关键词：3D打印技术;假肢矫形器;个性化;应用前景

中图分类号：R496          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）10-0172-02

Abstract： 3D printing technology can be designed on the basis of fully understanding the patient's body data， to accurately apply the relevant principles of anatomical structure and make personalized customization according to different age， height and other information. Besides， it can accurately reproduce the anatomical structure of the patient's joints and limbs， compared with the traditional plaster appliance has obvious application advantages. The prosthetic appliance made by 3D printing digitally has higher design flexibility， comfort and safety， which is more in line with the individual needs of patients and has a bright development prospect.

Keywords： 3D printing technology; prosthetic appliance; personalized; application prospect

当前骨科医生的诊断方法包括MR、x线诊断、CT等，影像诊断方式往往缺乏立体的视触感，而将虚拟的影像转换成三维实体，同时以打印的材料结构与患者需求为基础，结合病变位置的解剖学信息，能够提供骨科疾病患者更优化的诊断及治疗方案，当下三维组装细胞及生物打印技术已经在矫形器领域有初步应用，打印3D实体精度高、速度快，有广阔的发展前景[1]。

1 假肢矫正器领域3D打印技术应用现状

假肢矫正器是一种通过手工制作完成取模、修模及成型等多项加工手段后，应用3D打印设备获得肢体的方式，在完成初步设计后，通过相关软件完成修改，最后打印成型。传统的骨科器械制备方式无法满足患者的个性需要，其舒适性以及佩戴后的康复效果也相对不佳，而通过3D打印技术，能够在充分了解患者身体数据的基础上进行设计，精确地应用解剖结构相关原理，根据个性化信息，应用增材制作的数字化流程，将制造矫正器的时间缩短，同时精确复制患者关节及肢体位置的解剖结构，相较于传统石膏矫正器有着明显的应用优势。3D打印数字化制作的假肢矫正器，其设计技术水平更高，更符合患者的个性化需求，有着广阔的发展前景。在制作假肢矫正器时，将CT扫描数据重建称三维信息向打印机发送，随后输入1：1制作实物模型指令，能够将患者的病变信息及病状直观呈现。

3D打印能够构建组织工程支架，可以促进骨肌组织再生修复，所应用的材料包括聚合物质、天然材料等生物活性物质，实现复杂组织超微结构仿真构建，能够提供支架材料力学性能、降解性能优势，为细胞提供更加适宜的生长空间[2]。3D打印技术应用与仿生肌电手的制作，能够通过对肌肤表面电信号的抓取，完成信号过渡。假肢的外壳方面也有定向制作流程，在進行假肢的安装时，能够根据3D打印设备进行定制，根据患者的肢体及价值数据在计算机中进行处理，完成信息对比叠加等，保证假体的最佳舒适性，患者根据自己的喜好进行3D假肢外壳款式打印，其个性化符合程度更高，整体的美观性、实用性更强[3]。

有研究报道指出，对于患有四肢麻痹的患者，通过3D打印设计手指矫形器，能够更加轻松地抓取物品，打印材料的应用也更加合理，如在脊柱侧弯矫正中应用尼龙材料，在佩戴后，其透气性更高，可以完全隐藏在衣物中。部分矫正器还存在传感设备，能够根据患者穿戴的时间进行压力点检测，保证其舒适性及功能优化，通过动态APP进行个性化调整[4]。在矫形鞋垫方面应用3D打印技术经济性更高，能够节约更多的沟通成本及时间成本，3D打印能够应用聚合物凝胶足部扫描设备，在短时间内获得客户的实体数据，同时即时将鞋垫打印出来。

近些年来我国的假肢矫正企业发展迅速，辅助用具应用3D打印技术实现数字化平台操作，提供更加先进的辅助器具的制作工艺。如部分技术中心研发出具有更高透气性的3D一体化小腿假肢、脊柱矫形器等，3D打印技术为残疾人提供了更高的便利[5]。如表1传统假肢矫正器制作与3D打印技术比较。

2 假肢矫正领域3D打印技术存在的问题

2.1 法律规范及政策问题

当前假肢矫正领域的相关法规政策仍停留在传统的制作工艺水平，设定的行业规范不符合市场发展需要，3D打印技术对于专业及场地均有更高的要求，需要进行矫正器的临床装配，得到政府的资质认证。当前的行规标准不适应于现有的3D打印公司，所应用材料的内部结构、力学性能等无适用的假肢矫正操作标准，打印出的材料无可控范围效果不能保证，因而需要在原有标准基础上进行调整，将国家标准作出统一设定[6]。

2.2 专业技术问题

当前3D打印领域缺乏专业的软件支持，所需要的软件尽管有成熟的零件构造技术，但针对一系列结构优化及曲面设计软件无专业软件，且假肢矫正器的模型不符合标准化需求，整体设计过程较为复杂，研发成本较高，软件设计难度及经济成本都较高。因为技术材料等方面的限制，当前3D打印技术相较于传统的假肢矫正器制作效率更低，无法完成独立的假肢制作，需要与传统工艺配合应用，如在完成小腿假肢的3D打印后，应该根据打印的整体结构，应用石膏修模进行内衬套制作，所需要的制作及装配时间更长[7]。

2.3 材料问题

3D打印技术对于材料有着更高的要求，当前的许多材料通用性较差，其力学性能、精度及加工性能无法满足假肢矫正器的相关需要，耐热性、耐磨性、抗腐蚀能力不达标，因而在打印出产品后需要进行进一步强化[8]。

2.4 成本及人力资源问题

3D打印技术当前批量生产无法高效实现，所需要的设备及成本较高，因而3D假肢矫正器的售价也较高，无法满足广大患者的需要，受众群体较小，因而需要在性价比方面进一步优化。当前我国专业假肢矫正领域的人才匮乏，部分优秀人才更加偏重于临床器械的装配方面能力提升，对于计算机设计方面缺乏重视，实际操作能力水平不高，而专业的计算机人才又缺乏假肢矫正行业的理论知识。企业在考虑人才招聘时，需要综合假肢矫正器装配技术能力及计算机设计操作能力，同时与现有的人才进行配合接洽，所需要的时间成本较高，工作效率低下[9]。且当前我国在教育培训和社会推广方面未形成“数字化设计”、“批量个性化生产”等理念认知，先进制造理念缺乏，未能站在战略高度对3D打印技术重视，因为打印机的价格及应用范围问题，部分企业未能购置足量的打印设备，且我国课程体系中相关知识内容缺乏，假肢矫正装配、康复等课程量较少，缺乏专业教育导致人才的综合数量及素质受到限制，学生仅停留在兴趣研究层次。针对假肢矫形器方面的推广培训体系也尚未建立[10]。

3 假肢矫正领域3D打印技术改善措施

对于假肢矫正领域3D打印技术存在的问题，首先应该设定符合当前假肢矫正领域的相关法规政策，调整用材料的内部结构、力学性能等无适用的假肢矫正操作标准，将国家标准作出统一设定[11]。同时投入更多的成本在专业化软件设计方面，设计出针对一系列结构优化及曲面设计软件，提高打印的效率。材料涉及成品优化方面，需要在进行新材料的选用时，需要考虑技术的发展趋势，形成与技术相互依赖支持的局面，促进材料研发及3D打印技术的共同前进。

4 结束语

当前随着社会发展，我国康复行业的规模逐渐扩大化，产品的类型多样，其服务的质量有显著提升，但仍然存在一系列问题，未来需要通过不断优化改善当前存在的短板及缺陷，开拓3D打印技术在假肢矫正器行业发展前景。

参考文献：

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[3]黃常翼，冯阳.3D打印技术及应用现状[J].黄冈职业技术学院学报，2019，21（6）：126-129.

[4]黄勇，李林鑫，刘俊红.SBS对3D打印ABS复合材料性能的影响[J].化工技术与开发，2019，48（12）：22-24.

[5]周海江.机械制造及自动化中的3D打印技术[J].南方农机，

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[7]李子木.浅谈假肢与矫形器技术及发展展望[J].中国医疗器械信息，2019，25（17）：32-33.

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[10]张奎彪，王坚.假肢矫形器服务的发展与挑战[J].大家健康（中旬版），2017，11（5）：281-282.

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