矯形外科技術3d打印供應商 plus medica OT公司的首席運營官Alexander Hülk對增材制造（3d打印）的矯形器評價到：“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。”

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

定制化設計與集成式的功能

在涉及到支撐型矯形器時，矯形外科技術人員通常受到個性化結構的束縛，因為形態(tài)、功能和材料厚度配置必須適合每位患者的需求。當需要采用復雜結構時，傳統(tǒng)工藝通常已達到自身極限。此外，由于其生產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，plus medica OT 采用了工業(yè)3D打印技術。借助 EOS GmbH 的生產系統(tǒng)和咨詢服務，該公司可根據每個患者需求來量身定制矯形器，而傳統(tǒng)工藝幾乎無法實現(xiàn)這一點。

面臨的挑戰(zhàn)

每個人都是獨一無二的，而在矯形外科領域尤為如此，矯形外科的目標就是根據個性化需求來支撐或恢復人體活動能力。為使治療圓滿成功，矯形器的設計必須與患者的解剖結構和治療需求精確匹配。這也解釋了矯形器需按定制結構生產或進行小批量定制生產的原因，因為直到如今，矯形外科技術人員一直根據各種可行的傳統(tǒng)生產方法（例如鑄造、成 型、建模和銑削等）來構建矯形器。但是，復雜的結構和不同的材料厚度要求已達到了現(xiàn)有傳統(tǒng)加工工藝的極限。

如果需要在同一款產品中融合多種功能，必須以手動方式將多個單獨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，對于存在神經系統(tǒng)疾?。ɡ绨c 瘓、中風或多發(fā)性硬化癥等）發(fā)病風險的患者，還必須盡快使用矯形器來支持他們的靈活移動性。對兒童進行治療時，需要進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。

plus medica OT 是一家3D打印醫(yī)療輔助用品供應商，他們已經意識到了這些挑戰(zhàn)，并確立了采用工業(yè)3D 打印提升患者護理水平的目標，將傳統(tǒng)的矯形技術工藝與增材制造帶來的各種可能性相結合，基于全新的設計方案為患者量身定制質量卓越矯形器。“我們將矯形外科手工工藝與增材制造的優(yōu)勢相結合。”plus medica OT 首席運營官 Alexander Hülk 表示。

解決方案
自2015年起，plus medica OT致力于開發(fā)、構建、生產和銷售采用增材制造技術制造的矯形器。 該公司的關鍵重點是利用該項技術的潛力來提升患者護理水平，并為矯形外科技術人員提供這項技術。為此，該公司致力于從經濟和技術層面優(yōu)化這類組件，并且尤為關注矯形器的形態(tài)和功能。這就是全球首家矯形外科技術的3D打印供應商 plus medica OT能與當?shù)卣瓮饪萍夹g人員密切合作的原因所在。只有根據矯形外科技術的要求協(xié)調設計和增材制造的所有工藝，才有可能取得最佳的效果。

圖片來源：plus medica OT

良好的透氣性：這種踝關節(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 打印領域的技術領導者 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)和生產過程中為用戶提供各種支持。“我們從 EOS 提供的實力極強且基于合作伙伴的咨詢服務中受益良多，例如，就選擇最適合的材料為我們提供了大力支持。”Alexander Hülk 解釋到。經驗豐富的醫(yī)學工程應用專家?guī)椭e累專業(yè)知識，并為其展示如何全面挖掘該技術的潛能。而且直到現(xiàn)在，當遇到設計優(yōu)化和功能集成相關問題時，他們仍能隨時提供幫助。

圖片來源：plus medica OT

全方位理念：（從左至右）集成式小腿（上部） 用魔術貼固定件、整體式關節(jié)系統(tǒng)、帶徽標的運動止動裝置、便于保持穩(wěn)定性的集成跟骨板以及通過突片鎖連接內部足部組件 (DAFO)。

plus medicaOT 在制造矯形器時，首先會由矯形外科技術人員為患者制作石膏模型。然后，直接在石膏模型上設計矯形器。之后，矯形外科技術人員將石膏模型和訂貨單一并送到 plus medica OT。隨后，使用3d掃描儀對石膏模型進行數(shù)字化。接下來，plus medica OT采用CAD程序設計出矯形器，并將構建數(shù)據傳輸?shù)缴a系統(tǒng) EOS P 396。利用激光束將精細的粉末材料逐層燒結疊加，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，在重負荷下既不會碎裂也不會斷裂，降低了患者受傷的風險。

成果
增材制造助力 plus medica OT 采用新方法生產出質量卓越的輔助用品，即使是復雜的結構也能輕松制造。此外，在同一個矯形器中可以變換不同的材料厚度，從而達到增強特定部位的靈活性或硬度。關節(jié)和封閉系統(tǒng)或魔術貼固定件等標準零部件可集成在矯形器的任意位置。同樣也可應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)生產工藝無法輕松實現(xiàn)的。”Alexander Hülk 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濟實惠。如果患者有定制需求，可以在工件表面重新制作樣式，而無需擴展生產過程。后續(xù)的染色和上漆工藝可形成豐富多彩的顏色。對于 Alexander Hülk 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，從而使矯形器達到滿意的治療效果。”

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