一、“3D掃描+3D打印”技術為矯形修復、醫療輔助器具定制等領域帶來突破性創新

近年來,隨著AI、大數據、3D掃描、3D打印、云計算、物聯網等數字化技術的發展,“數字化+醫療”正在顛覆傳統醫療服務模式,醫療行業的服務質量、效率和體驗迎來了全新的升級。

其中,3D掃描+3D打印技術在醫療領域的矯形修復、醫療輔助器具定制、口腔等眾多醫療領域應用越來越廣泛。有著高精度、非接觸、高效率等特征的3D掃描儀能夠快速、精準獲取人體三維數據,結合3D打印技術,打印出三維模型,從而為醫生給患者提供高適配、個性化的診療修復方案提供數據參考,并為患者降低了醫療成本。

如,在醫療領域,醫生為患者制作義肢、肢體康復輔具、關節固定矯形器等醫療器具時,如果采用傳統的制作方法進行制作,一方面,在測量的時候容易存在誤差,可能需要經過反復手工調整、修改,過程繁瑣,時間周期較長;另一方面,傳統的工藝通常采用皮革、鋁板、石膏、玻璃纖維等等材料來制作,對于患者而言,產品的貼合度與舒適度也不太好,體驗感不佳。

(傳統義肢石膏模型制作過程)

而3D掃描+3D打印技術有著更高的精準性、更大的設計自由度以及高度的個性化定制等特征,能夠為這一領域帶來巨大的改變。通過3D掃描+3D打印,醫生能夠快速獲取患者肢體三維數據,為患者制作高度貼合、輕便、舒適、個性化的肢體支撐/康復輔助器材。同時,制作周期更短,成本更低。

二、積木易搭消費級手持3D掃描儀Mole+3D打印機,為患者定制個性化手臂康復輔具

積木易搭海外品牌3DMakerpro的一位客戶Imrich Molnár,使用了積木易搭的消費級手持3D掃描儀Mole+3D打印機,為手臂受傷的朋友成功制作了一個定制化的手臂康復輔具。

Mole是積木易搭推出的一款便攜式、高精度、標準幅面的消費級手持3D掃描儀,榮獲2023德國紅點設計獎。Mole采用工業級編碼結構光方案,原始數據通過配套軟件JMStudio的處理,掃描精度高達0.05mm,分辨率高達0.1mm,能夠對模型細節實現高逼真還原。

(積木易搭消費級手持3D掃描儀Mole)

除了擁有0.05mm的高精度外,Mole還采用了高速實時的視覺跟蹤技術與光學防抖技術,一方面,在掃描的過程中可實現不貼點掃描,保護掃描物體表面不受損傷;另一方面,在手持掃描模式下,即便是快速晃動,掃描過程也絲毫不受影響,掃描效果穩定流暢,掃描效率高。

(Mole擁有強大的高速實時視覺跟蹤+光學防抖技術)

■手臂康復輔具制作過程:

第一步:手臂數據三維采集

在為朋友制作手臂康復輔具的過程中,Imrich Molnár首先使用Mole對朋友的手臂進行了全方位、多角度掃描。掃描過程中,Imrich Molnár只需要手持Mole,對朋友的手臂進行各個角度的數據采集,再通過配套軟件JMStudio進行數據處理,即可快速獲取完整的手臂3D模型。整只手臂的三維數據采集生成過程,Imrich Molnár僅用了5分鐘。

(Mole采集患者手臂三維數據)

(JMStudio軟件對患者手臂數據進行處理)

第二步:利用手臂三維數據,進行手臂康復輔具設計

Mole輸出的模型文件,可以直接導入Meshmixer(醫療、牙科、設計或創作領域最常用的3D曲面建模軟件之一)。Imrich Molnár將采集的手臂數據導入Meshmixer軟件內,并利用meshmixer軟件的畫筆修改、鏤空設計等功能進行編輯、加工。最后,Imrich Molnár為朋友設計出Voronoi 多邊形結構的手臂康復輔具模型。

(手臂數據導入Meshmixer軟件內,進行手臂康復輔具模型設計)

第三步:手臂康復輔具3D打印

模型設計完成后,Imrich Molnár將其導入3D打印機內進行打印。對于手臂康復輔具模型,Imrich Molnár選用了具有重量輕、高抗沖擊強度、韌性突出、耐化學性好的PETG材料進行打印。PETG材料目前在醫療領域已經獲得了廣泛應用。打印完成后,經細微調整以提高舒適度,便獲得了最終的手臂康復輔具成品。

(手臂康復輔具3D打印成品)

(患者試戴3D打印版手臂康復輔具)

案例中的Imrich Molnár利用Mole3D掃描儀+3D打印機為朋友制作手臂康復輔具,相較于傳統的依賴醫生個人經驗和手工制作的方式,其一,輔具精度更高、更貼合患者手臂,舒適度也更好;其二,手臂康復輔具模型快速設計完成,并可以反復打印使用,利用率高,大大節省了輔具制作的時間、材料成本;其三,Mole3D掃描儀的免貼點掃描方式,也避免了對患肢造成的二次傷害。

除了用于義肢、肢體康復輔具、關節固定矯形器制作,3D掃描、3D打印技術也在術前規劃、假體植入、面部修復、整形等領域有著廣泛的應用。3D掃描+3D打印技術在這些領域的應用中有著高精準性、個性化定制、高設計自由度、高效率等不可替代的優勢。相信隨著技術的發展,3D掃描、3D打印等3D數字化技術將為醫療領域帶來更多的革新。