新西蘭研究員探索未來3D列印假肢的新設計方向

隨著技術的進步, 3D列印假肢正變得越來越先進, 並針對特定類型的截肢和生活方式進行量身定製. 最近, 新西蘭的一個研究小組啟動了一個重要的新項目, 探索未來在假肢上3D列印的設計可能性, 包括短期和長期. 在新西蘭人造肢體服務的領導下, 該研究項目與惠靈頓大學合作, 探索了將這些新發展潛力在商業製造中實施的可能性.

該項目大致分為四個部分, 每個部分涵蓋了不同的設計方向, 假體可以在3D列印的幫助下進入. 在短期內, 團隊將在未來的12-18個月內集中新功能整流罩和新插座設計. 在未來7-10年內, 多密度足印和生產資訊驅動的模型被視為具有可能性.

功能整流罩概念旨在尋找新的實際應用和假肢的用途, 而不僅僅是缺失肢體的替代品. 這可以改善許多被截肢者的生活, 將被認為是一種損失的東西轉化為潛在的東西, 開闢一個更具創造性和實用性的空間, 只有這些假肢使用者才能進入. 該團隊提出了一個運動整流罩, 舉一個特殊的假肢高爾夫球腿的例子. 這將有一個特殊的高爾夫球設計, 以及一個備用球和三通存儲區. 也可能有特殊的兒童整理, 創意設計, 吸引他們的樂趣和想象力的感覺.

對於新的插座設計, 可以根據不同時間的尺寸波動進行調整, 希望用戶穿上假肢不會比穿上鞋子更難. 該團隊與奧克蘭生物工程學院聯繫, 以便藉助3D列印技術更好地了解這種個性化的可能性. 軟組織掃描可以生成患者肢體的精確體積網格, 從而使技術人員能夠查看殘肢的哪些區域是敏感的, 哪些是硬的, 哪些是軟的. 這意味著他們可以更好地表達如何設計插座設計. 用ABS和更先進的TPU材料進行了實驗, 後者在材料性能方面更有前景, 但是後處理時間長且不方便.
從長遠來看, 探索了更便宜地生產目前昂貴的多密度足假體的方法. 3D列印的優點之一是可以改變填充密度以匹配期望的對象性能. 這對於製造具有更堅固和更靈活的假肢是有用的. 為了解釋這個問題, 團隊引用了一位麻省理工學院的學生討論自然結構的性質的一句話: '大自然總是使用分級材料. 例如, 骨是由堅硬, 緻密的外殼和海綿狀材料的內部組成. 它給你一個高強度重量比. '

在其他領域有很多多密度3D列印系統, 而NZALS未來的方法可以從這些方面得到靈感, 例如用於New Balance的Nervous Systems 3D列印中底技術或由Adidas使用的類似Materialise的系統. 3D列印TPU將成為多密度假體的發展方向, 希望未來技術將會進一步提高, 以便於用這種材料進行列印.

假肢的資訊驅動模型生成的未來應該看到上述軟組織掃描的執行, 以及所謂的計算解剖運動 (Computational Anatomical Movement) . 通過掃描, 跟蹤和視頻分析, 使研究人員可以檢查每個肌肉的力量, 以及特定的病人正在採取的步態和各種其他人體運動因素, 以建立一個更個性化的修複與改善舒適性和性能.

研究人員測試了Stratasys Fortus以及UpBox FDM機器, 發現了每個機器的優點和缺點. 他們的結論是, 最好的解決方案是使用線上3D列印服務, 這可以提供更高效的列印. 也建議選擇Shapeways, I.Materialise和Objective 3D.

根據NZALS首席執行官Sean Gray的說法, 新西蘭人是假肢技術發展的領導者, 因為他們傾向於測試肢體的極限, '人們把它們打破了, 因為他們已經把它們放在滑雪靴裡了' ……NZALS與惠靈頓大學和其他合作機構開展的工作顯示出了很大的希望, 並且很快將為那裡和更遠的截肢者帶來生活質量的顯著改善.
文章來源: 3D虎