人机结合:3D打印假肢

据国外媒体报道,无论是谁,失去肢体都是极大的悲剧和创伤。如今,有一批公司正在利用3D打印机的强大功能,给截肢者带来福音。Bespoke Innovation公司像对待艺术品一样对待假肢,做出了时尚感十足的产品;e-Nable项目则利用成本低廉的3D打印机技术,创造出了功能强大的假手;而刚刚从纽约普拉特学院毕业的威廉·鲁特开发了一个系统,利用3D打印造出了一套超轻的假肢。在这套被称为Exo的假肢系统...

据国外媒体报道,无论是谁,失去肢体都是极大的悲剧和创伤。如今,有一批公司正在利用3D打印机的强大功能,给截肢者带来福音。

Bespoke Innovation公司像对待艺术品一样对待假肢,做出了时尚感十足的产品;e-Nable项目则利用成本低廉的3D打印机技术,创造出了功能强大的假手;而刚刚从纽约普拉特学院毕业的威廉·鲁特开发了一个系统,利用3D打印造出了一套超轻的假肢。

在这套被称为Exo的假肢系统中,威廉·鲁特综合了美学和生物力学的理念,并吸纳了截肢者的偏好建议。“在研究中,我发现设计者在制作假肢,以及厂商在生产假肢的时候,存在着许多不合理的地方,”威廉·鲁特说,“那些假肢不仅不美观,而且异常昂贵,难以制作。”

威廉·鲁特的改进首先开始于对截肢者的身体扫描。他设想利用麻省理工学院生物力学实验室的FitSocket技术,该技术通过一系列的压力传感器,能精确测量出截肢者剩余组织的软硬程度。由此便可以制作出近乎完美的“袜子”,即截肢者身体与假肢之间的联接结构。

利用FitSocket技术采集的数据,将假肢变成由三角网格组成的模型。该模型使用最少的材料,却具有最高的强度,外形十分平滑。利用应力分析工具和软件,威廉·鲁特对该模型进行了结构和密度补强。当然,要创造出具有完整功能的假肢,还需要进行更多的重量分布和负载点分析。

最终,威廉·鲁特打造出了一种由烧结钛粉末或高强度塑料制成的假肢。这些假肢的外形十分独特,使用者仿佛是从视频游戏中走出来的一样。对威廉·鲁特来说,以往跟肌肉颜色相近的橡胶假肢代表了一种认为假肢只是大规模产品的理念,而不注重使用者的感受。

“通过假肢,你实际上是在为一个人做设计,他们的身体已经决定了假肢的外形,”他说,“每条腿与每个人一样都是独特的。”未来的Exo假肢系统还将可以根据使用者的个人品味,对三角网格的颜色或样式进行调整。

不过,在Exo最终推出市场之前,威廉·鲁特还面临着两个最主要的障碍:资金和美国食品与药品管理局。传统的假肢价格动辄数万美元,使许多人无法承受。威廉·鲁特称,利用3D打印的Exo假肢部件只需要1800美元,但在他的设计中,膝盖和脚踝关节属于特殊部件,价格较高。

提供力学支持的关节构件也会使价格更高。此外,目前的模型还无法支撑使用者的全部重量。获得FDA的批准也可能导致某些设计上的妥协,从而增加成本或使假肢变得笨重。随着3D打印机的应用越来越广泛,未来的截肢病人很可能自己就能定制假肢。

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