一、“3D掃描+3D打印”技術(shù)為矯形修復(fù)、醫(yī)療輔助器具定制等領(lǐng)域帶來突破性創(chuàng)新

近年來,隨著AI、大數(shù)據(jù)、3D掃描、3D打印、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展,“數(shù)字化+醫(yī)療”正在顛覆傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)模式,醫(yī)療行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量、效率和體驗(yàn)迎來了全新的升級(jí)。

其中,3D掃描+3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的矯形修復(fù)、醫(yī)療輔助器具定制、口腔等眾多醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)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(zhǔn)獲取人體三維數(shù)據(jù),結(jié)合3D打印技術(shù),打印出三維模型,從而為醫(yī)生給患者提供高適配、個(gè)性化的診療修復(fù)方案提供數(shù)據(jù)參考,并為患者降低了醫(yī)療成本。

如,在醫(yī)療領(lǐng)域,醫(yī)生為患者制作義肢、肢體康復(fù)輔具、關(guān)節(jié)固定矯形器等醫(yī)療器具時(shí),如果采用傳統(tǒng)的制作方法進(jìn)行制作,一方面,在測(cè)量的時(shí)候容易存在誤差,可能需要經(jīng)過反復(fù)手工調(diào)整、修改,過程繁瑣,時(shí)間周期較長(zhǎng);另一方面,傳統(tǒng)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(duì)于患者而言,產(chǎn)品的貼合度與舒適度也不太好,體驗(yàn)感不佳。

(傳統(tǒng)義肢石膏模型制作過程)

而3D掃描+3D打印技術(shù)有著更高的精準(zhǔn)性、更大的設(shè)計(jì)自由度以及高度的個(gè)性化定制等特征,能夠?yàn)檫@一領(lǐng)域帶來巨大的改變。通過3D掃描+3D打印,醫(yī)生能夠快速獲取患者肢體三維數(shù)據(jù),為患者制作高度貼合、輕便、舒適、個(gè)性化的肢體支撐/康復(fù)輔助器材。同時(shí),制作周期更短,成本更低。

二、積木易搭消費(fèi)級(jí)手持3D掃描儀Mole+3D打印機(jī),為患者定制個(gè)性化手臂康復(fù)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(fèi)級(jí)手持3D掃描儀Mole+3D打印機(jī),為手臂受傷的朋友成功制作了一個(gè)定制化的手臂康復(fù)輔具。

Mole是積木易搭推出的一款便攜式、高精度、標(biāo)準(zhǔn)幅面的消費(fèi)級(jí)手持3D掃描儀,榮獲2023德國(guó)紅點(diǎn)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。Mole采用工業(yè)級(jí)編碼結(jié)構(gòu)光方案,原始數(shù)據(jù)通過配套軟件JMStudio的處理,掃描精度高達(dá)0.05mm,分辨率高達(dá)0.1mm,能夠?qū)δＰ图?xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)高逼真還原。

(積木易搭消費(fèi)級(jí)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(shí)時(shí)的視覺跟蹤技術(shù)與光學(xué)防抖技術(shù),一方面,在掃描的過程中可實(shí)現(xiàn)不貼點(diǎn)掃描,保護(hù)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(dòng),掃描過程也絲毫不受影響,掃描效果穩(wěn)定流暢,掃描效率高。

(Mole擁有強(qiáng)大的高速實(shí)時(shí)視覺跟蹤+光學(xué)防抖技術(shù))

■手臂康復(fù)輔具制作過程:

第一步:手臂數(shù)據(jù)三維采集

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

(Mole采集患者手臂三維數(shù)據(jù))

(JMStudio軟件對(duì)患者手臂數(shù)據(jù)進(jìn)行處理)

第二步:利用手臂三維數(shù)據(jù),進(jìn)行手臂康復(fù)輔具設(shè)計(jì)

Mole輸出的模型文件,可以直接導(dǎo)入Meshmixer(醫(yī)療、牙科、設(shè)計(jì)或創(chuàng)作領(lǐng)域最常用的3D曲面建模軟件之一)。Imrich Molnár將采集的手臂數(shù)據(jù)導(dǎo)入Meshmixer軟件內(nèi),并利用meshmixer軟件的畫筆修改、鏤空設(shè)計(jì)等功能進(jìn)行編輯、加工。最后,Imrich Molnár為朋友設(shè)計(jì)出Voronoi 多邊形結(jié)構(gòu)的手臂康復(fù)輔具模型。

(手臂數(shù)據(jù)導(dǎo)入Meshmixer軟件內(nèi),進(jìn)行手臂康復(fù)輔具模型設(shè)計(jì))

第三步:手臂康復(fù)輔具3D打印

模型設(shè)計(jì)完成后,Imrich Molnár將其導(dǎo)入3D打印機(jī)內(nèi)進(jìn)行打印。對(duì)于手臂康復(fù)輔具模型,Imrich Molnár選用了具有重量輕、高抗沖擊強(qiáng)度、韌性突出、耐化學(xué)性好的PETG材料進(jìn)行打印。PETG材料目前在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。打印完成后,經(jīng)細(xì)微調(diào)整以提高舒適度,便獲得了最終的手臂康復(fù)輔具成品。

(手臂康復(fù)輔具3D打印成品)

(患者試戴3D打印版手臂康復(fù)輔具)

案例中的Imrich Molnár利用Mole3D掃描儀+3D打印機(jī)為朋友制作手臂康復(fù)輔具,相較于傳統(tǒng)的依賴醫(yī)生個(gè)人經(jīng)驗(yàn)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(fù)輔具模型快速設(shè)計(jì)完成,并可以反復(fù)打印使用,利用率高,大大節(jié)省了輔具制作的時(shí)間、材料成本;其三,Mole3D掃描儀的免貼點(diǎn)掃描方式,也避免了對(duì)患肢造成的二次傷害。

除了用于義肢、肢體康復(fù)輔具、關(guān)節(jié)固定矯形器制作,3D掃描、3D打印技術(shù)也在術(shù)前規(guī)劃、假體植入、面部修復(fù)、整形等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。3D掃描+3D打印技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用中有著高精準(zhǔn)性、個(gè)性化定制、高設(shè)計(jì)自由度、高效率等不可替代的優(yōu)勢(shì)。相信隨著技術(shù)的發(fā)展,3D掃描、3D打印等3D數(shù)字化技術(shù)將為醫(yī)療領(lǐng)域帶來更多的革新。