一、“3D扫描+3D打印”技术为矫形修复、医疗辅助器具定制等领域带来突破性创新

近年来,随着AI、大数据、3D扫描、3D打印、云计算、物联网等数字化技术的发展,“数字化+医疗”正在颠覆传统医疗服务模式,医疗行业的服务质量、效率和体验迎来了全新的升级。

其中,3D扫描+3D打印技术在医疗领域的矫形修复、医疗辅助器具定制、口腔等众多医疗领域应用越来越广泛。有着高精度、非接触、高效率等特征的3D扫描仪能够快速、精准获取人体三维数据,结合3D打印技术,打印出三维模型,从而为医生给患者提供高适配、个性化的诊疗修复方案提供数据参考,并为患者降低了医疗成本。

如,在医疗领域,医生为患者制作义肢、肢体康复辅具、关节固定矫形器等医疗器具时,如果采用传统的制作方法进行制作,一方面,在测量的时候容易存在误差,可能需要经过反复手工调整、修改,过程繁琐,时间周期较长;另一方面,传统的工艺通常采用皮革、铝板、石膏、玻璃纤维等等材料来制作,对于患者而言,产品的贴合度与舒适度也不太好,体验感不佳。

(传统义肢石膏模型制作过程)

而3D扫描+3D打印技术有着更高的精准性、更大的设计自由度以及高度的个性化定制等特征,能够为这一领域带来巨大的改变。通过3D扫描+3D打印,医生能够快速获取患者肢体三维数据,为患者制作高度贴合、轻便、舒适、个性化的肢体支撑/康复辅助器材。同时,制作周期更短,成本更低。

二、积木易搭消费级手持3D扫描仪Mole+3D打印机,为患者定制个性化手臂康复辅具

积木易搭海外品牌3DMakerpro的一位客户Imrich Molnár,使用了积木易搭的消费级手持3D扫描仪Mole+3D打印机,为手臂受伤的朋友成功制作了一个定制化的手臂康复辅具。

Mole是积木易搭推出的一款便携式、高精度、标准幅面的消费级手持3D扫描仪,荣获2023德国红点设计奖。Mole采用工业级编码结构光方案,原始数据通过配套软件JMStudio的处理,扫描精度高达0.05mm,分辨率高达0.1mm,能够对模型细节实现高逼真还原。

(积木易搭消费级手持3D扫描仪Mole)

除了拥有0.05mm的高精度外,Mole还采用了高速实时的视觉跟踪技术与光学防抖技术,一方面,在扫描的过程中可实现不贴点扫描,保护扫描物体表面不受损伤;另一方面,在手持扫描模式下,即便是快速晃动,扫描过程也丝毫不受影响,扫描效果稳定流畅,扫描效率高。

(Mole拥有强大的高速实时视觉跟踪+光学防抖技术)

■手臂康复辅具制作过程:

第一步:手臂数据三维采集

在为朋友制作手臂康复辅具的过程中,Imrich Molnár首先使用Mole对朋友的手臂进行了全方位、多角度扫描。扫描过程中,Imrich Molnár只需要手持Mole,对朋友的手臂进行各个角度的数据采集,再通过配套软件JMStudio进行数据处理,即可快速获取完整的手臂3D模型。整只手臂的三维数据采集生成过程,Imrich Molnár仅用了5分钟。

(Mole采集患者手臂三维数据)

(JMStudio软件对患者手臂数据进行处理)

第二步:利用手臂三维数据,进行手臂康复辅具设计

Mole输出的模型文件,可以直接导入Meshmixer(医疗、牙科、设计或创作领域最常用的3D曲面建模软件之一)。Imrich Molnár将采集的手臂数据导入Meshmixer软件内,并利用meshmixer软件的画笔修改、镂空设计等功能进行编辑、加工。最后,Imrich Molnár为朋友设计出Voronoi 多边形结构的手臂康复辅具模型。

(手臂数据导入Meshmixer软件内,进行手臂康复辅具模型设计)

第三步:手臂康复辅具3D打印

模型设计完成后,Imrich Molnár将其导入3D打印机内进行打印。对于手臂康复辅具模型,Imrich Molnár选用了具有重量轻、高抗冲击强度、韧性突出、耐化学性好的PETG材料进行打印。PETG材料目前在医疗领域已经获得了广泛应用。打印完成后,经细微调整以提高舒适度,便获得了最终的手臂康复辅具成品。

(手臂康复辅具3D打印成品)

(患者试戴3D打印版手臂康复辅具)

案例中的Imrich Molnár利用Mole3D扫描仪+3D打印机为朋友制作手臂康复辅具,相较于传统的依赖医生个人经验和手工制作的方式,其一,辅具精度更高、更贴合患者手臂,舒适度也更好;其二,手臂康复辅具模型快速设计完成,并可以反复打印使用,利用率高,大大节省了辅具制作的时间、材料成本;其三,Mole3D扫描仪的免贴点扫描方式,也避免了对患肢造成的二次伤害。

除了用于义肢、肢体康复辅具、关节固定矫形器制作,3D扫描、3D打印技术也在术前规划、假体植入、面部修复、整形等领域有着广泛的应用。3D扫描+3D打印技术在这些领域的应用中有着高精准性、个性化定制、高设计自由度、高效率等不可替代的优势。相信随着技术的发展,3D扫描、3D打印等3D数字化技术将为医疗领域带来更多的革新。