与Formlabs有关的父亲节故事:亲自为儿子制作3D打印矫形器



 全球有超过1700万人由于脑瘫(CP)限制了他们的身体运动。 CP的诊断对于新生儿的父母来说是一种担忧,因为父母会要为他们的孩子是否会可以像正常人一样坐着,站立,走路,甚至吃饭。

由于现代技术,医学领域的急剧发展,自20世纪50年代以来,为了支持这类儿童寻求行动上的协调性,医生通常会开具矫形器,通过矫正对位或提供支持来矫正四肢或脊柱的失调。矫形器的制造方式一直如此。

但面对预制但矫形器的方案上,一位父亲并不认为这种矫形器对他的儿子来说足够舒服,并且昂贵的定制解决方案需要几周或几个月的时间才能交付,但对于一个正在迅速成长的孩子,父亲决定亲自寻求解决方案:

(天生乐观的Nik患了先天性脑瘫)

七年前,Matej和Mateja的儿子Nik早产一个月。由于分娩困难,Nik遭受了严重的脑损伤,导致脑瘫。尽管前景严峻,Nik仍然保持乐观,但他的状态症状阻碍了他独立站立或行走。

最初,父亲Matej定制了一个简单的目标:让Nik实现独自走路。在Matej几个月的研究之后,用Formlabs的设备打印了一种定制的3D打印矫形器,可以在Nik需要的地方准确提供支持和矫正,最终帮助他独立完成第一步。

“当你看着你的孩子无法自如的行动时,你的本能会让你明白该怎么做才能帮助他,”Matej说。 “当看到Nik无法自然的转身时,我决定建一个斜坡,以便他可以轻松地翻身。当Nik发现这很有趣的时候,他不断的去尝试独翻身。后来,他立即感受到了更多的自信心,这一切让我感到所做的一切都是值得的。”

但是Nik的热情很快就被他的低肌张力和发育不全跟腱所阻碍,这迫使他不得不在脚趾上行走。 “他害怕走路,因为他的脚处于非常糟糕的位置。如果他试图像这样长时间走路,会伤到骨骼和关节,“Nik的理疗师PetraTimošenko说,他建议Nik尝试使用脚踝矫形器(AFO)来帮助稳定Nik的脚。

预制脚踝矫形器可以标准形状和尺寸现货供应,虽然其中一些可以稍微适应患者,但试图用同一设备处理多种症状具有局限性。在高端,定制矫形器是手工和CNC加工的,基于患者脚的石膏或泡沫盒印模,但是它们的提前期为几周,并且在安装后仍需要额外的调整。

(目前市场上的矫形器通常不舒服,能提供定制的型号又异常昂贵。定制的设备可能花费数千美元,患者需要花费数周才能收到。)

摆在眼前的解决方案通常不舒服,并且有导致Nik脚步疼痛和皮肤过敏的倾向 - 通常以至于儿童不愿使用它们。矫形器对于大多数家庭来说成本高昂,即使是那些拥有顶级保险的家庭也是如此。随着孩子们长出矫形器,这些问题变得更加复杂。

“据我所知,我知道一块塑料不会花费那么多钱,”Matej说,他有工程背景,曾在电信行业担任研发经理12年。

“与所有其他缺点相结合,缺乏舒适性和高价格就足以让我决定为此做点什么。当时我没有解决方案,但我想找到更好的方法来设计它。我只是想以最好的方式帮助我的儿子。”

由于企业对产品进行了标准化,使其尽可能具有成本效益,因此我们被有限、统一尺寸的产品所包围。使用传统工具制造具有定制适合性的产品或者是不可能的,或者需要导致高价格的复杂工艺。

“我不知道目前如何生产矫形器,所以我正在处于探索的阶段”Matej说。在工作中听说过3D打印,他首先解决了制造问题。经过一番研究后,他深信该技术将提供完美匹配所需的高精度与创建自定义设备的设计自由度的结合。接下来,他尝试了多种方法来数字化他的儿子的脚,并学习3D建模来设计矫形器。

经过六个月的研究和实验,他拼凑出一个创新的新工作流程,目前该项目正在申请专利:

1.患者的脚在矫正的负重(即站立)位置上放置在真空袋上。

2.脚从顶部被3D扫描,并且使用安装在iPad上的经济实惠的结构扫描仪从真空袋扫描脚印。

3.将扫描后的数据准备的进行存储。

4.用CAD软件反向设计矫形器。

5.使用Form 2立体光固化3D打印机和耐用型树脂以高分辨率进行打印矫形器。

(用Ipad+扫描仪对Nik的脚进行扫描)

为了获得专家的反馈,Matej将他的工作流程呈现给经过认证的矫形师和假肢师DejanTašner。在使用和不使用新矫形器的情况下对Nik脚进行静态和动态测量后,显然Matej的解决方案代表了矫形器领域的一种新颖方法。

“3D打印使我们能够在不同区域创建不同厚度的矫形器。我们可以在需要修正的区域应用更厚的区域,并将其厚度减至最小。这对目前的解决方案来说是不可能的,“Matej说。

从3D扫描到3D打印,Matej可以在24小时内制造出定制矫形器,价格仅为传统矫形器的一小部分。 3D打印还可以让他制造更紧凑的矫形鞋,适合儿童的常规鞋,因此从外部几乎看不到它们。由于高度精确的定制贴合,该设备佩戴舒适,没有传统定制矫形器引起的皮肤刺激。 “矫形器不需要伤害,孩子们只有在没有疼痛的情况下才能接受他们,”Matej说。

(使用Formlabs耐用型树脂打印出来的矫形器)

数字扫描和3D打印等新工具的合理使用,使医生更贴近患者,使他们更快速的提供定制的治疗和设备,以更好地服务于每个独特的个人。通过展示一个成功的例子,Matej和他的团队正在努力激励他人,使精确,个性化和价格合理的矫形器成为现实。Formlabs正在与先锋医师,医疗保健系统和公司合作,使3D打印矫形器更易于使用,价格合理且有效。

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