由上海交通大學(xué)、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院、國(guó)家康復(fù)輔具研究中心、上?？祻?fù)輔具與老年福祉產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟共同主辦的“第四屆國(guó)際康復(fù)醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程前沿技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化會(huì)議暨第一屆3D打印與醫(yī)療機(jī)器人前沿技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化高峰論壇”在江蘇省昆山皇冠國(guó)際會(huì)展酒店隆重召開。

       本次會(huì)議以“數(shù)字化時(shí)代的醫(yī)學(xué)3D打印與智慧康復(fù)”為主題，聚焦上下肢康復(fù)機(jī)器人、醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、移動(dòng)護(hù)理機(jī)器人、外骨骼機(jī)器人、生物3D打印、3D打印假肢與矯形器技術(shù)、康復(fù)云社區(qū)、智能家居及臨床康復(fù)醫(yī)學(xué)最新發(fā)展等國(guó)際前沿研究領(lǐng)域，邀請(qǐng)400余名來(lái)自國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)、醫(yī)院、康復(fù)醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)、科研院所及產(chǎn)業(yè)界的嘉賓齊聚一堂，共鑒盛舉。

       會(huì)議設(shè)立主會(huì)場(chǎng)與四個(gè)分會(huì)場(chǎng)的并行論壇，為中外學(xué)者及產(chǎn)業(yè)尖端人才搭建了學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，打通了醫(yī)工交叉產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化壁壘，以學(xué)術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以產(chǎn)業(yè)支撐學(xué)術(shù)創(chuàng)新。

       先臨三維帶來(lái)的“數(shù)字化設(shè)計(jì)和3D打印輔助康復(fù)工程的方案設(shè)計(jì)”論文榮獲本次高峰論壇“優(yōu)秀青年康復(fù)論壇-浦江康復(fù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)”鼓勵(lì)獎(jiǎng)，是對(duì)我們?cè)趯?D掃描和3D打印這種數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于輔助康復(fù)領(lǐng)域工作的肯定以及激勵(lì)。

       增材制造在醫(yī)療和矯形康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，論文介紹了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和3D打印用于改善制作預(yù)防瘢痕增生面具工藝，輔助設(shè)計(jì)軟組織擴(kuò)張器，漏斗胸疾病病情評(píng)估和治療效果評(píng)價(jià)三個(gè)方面的案例，探討了其中傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式和引入三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和3D打印后的新流程，并對(duì)利弊做了分析。

預(yù)防瘢痕增生面具

       燒傷后導(dǎo)致的瘢痕增生，是一種循環(huán)不良，結(jié)構(gòu)不正常和神經(jīng)分布錯(cuò)亂的假性組織。燒傷過，接受完治療后的皮膚，在愈合過程中皮膚組織的成纖維組織反應(yīng)增高，形成瘢痕后結(jié)締組織過度增生，會(huì)產(chǎn)生局部充血瘢痕組織。

傳統(tǒng)通過石膏取模的方式存在諸多弊端：

       1）面具制作時(shí)間一般都是在患者康復(fù)早期，這時(shí)候皮膚較為脆弱，石膏取型方法對(duì)于皮膚存在一定的刺激性。

       2）取型時(shí)，需要患者等到石膏凝固，時(shí)間長(zhǎng)，石膏和傷口接觸，患者會(huì)感到痛苦，難以配合。

       3）石膏在凝固的時(shí)候，體積會(huì)發(fā)生變化，模型的準(zhǔn)確度就會(huì)發(fā)生變化，這樣做出來(lái)的面具會(huì)出現(xiàn)精度的偏差。

       先臨三維和上海瑞金醫(yī)院，昆明醫(yī)院附二院，西京醫(yī)院合作，利用3D掃描代替?zhèn)鹘y(tǒng)石膏取模的過程，3D打印出面具模型，最終制成內(nèi)表面有硅凝膠的面具。

引入三維掃描儀的新型工藝流程是：

（1）使用EinScan Pro系列手持式三維掃描儀，快速獲取面部數(shù)據(jù)。

（2）對(duì)獲取的數(shù)據(jù)，使用geomagic studio進(jìn)行簡(jiǎn)單的修復(fù)編輯；

（3）使用光敏樹脂3D打印設(shè)備打印出面部的數(shù)據(jù)模型，本文嘗試了兩種解決方案。

       第一種解決方案：由3D打印設(shè)備，使用普通光敏樹脂材料獲得打印的面部數(shù)據(jù)，向打印的模型當(dāng)中灌入石膏，凝固后的模型即為人體面部陽(yáng)模，然后加熱面具的材料板，使之軟化易成型，用真空吸塑的技術(shù)，將軟化后的材料板緊緊貼于模型表面，冷卻后的材料板會(huì)再次定型，裁剪下來(lái)，進(jìn)行微調(diào)和裝配彈力帶，最后再在上面附上硅凝膠，完成整個(gè)面具的制作。

       第二種解決方案：由3D打印設(shè)備，使用透明的生物兼容性光敏樹脂材料，打印出面罩，對(duì)于面具進(jìn)行微調(diào)，內(nèi)層面將硅凝膠附著上去，加上壓力帶，最終做成一個(gè)完整的面具完成。

相比于傳統(tǒng)石膏取模方式，引入三維數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯：

       1）非接觸式成像，采集過程病人無(wú)不適感；

       2）高精度相機(jī)采集，制作出來(lái)的面具和病人的貼合性更高，施壓更為均勻；

       3）三維數(shù)字化技術(shù)，整個(gè)制作周期更短。

軟組織擴(kuò)張器

       皮膚軟組織擴(kuò)張術(shù)是在疤痕周圍的皮膚內(nèi)部，埋入一個(gè)硅膠做成的水囊，然后通過后來(lái)的慢慢注水，使周圍正常的皮膚擴(kuò)張生長(zhǎng)，通過這樣的方式長(zhǎng)出額外多出來(lái)的皮膚。

使用傳統(tǒng)方式制作軟組織擴(kuò)張器存在一些弊端：

       1）進(jìn)行低溫?zé)崴馨嫒∧r(shí)，會(huì)有一個(gè)加熱、取型、冷卻的過程，整個(gè)過程時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致患者不容易配合完成；

       2）受物理測(cè)量工具所限，所測(cè)得的尺寸誤差較大，導(dǎo)致建模出來(lái)的模型與人體貼合性差；

       3）需要多次調(diào)整模具，制作周期較長(zhǎng)，人工成本很高。

       先臨三維和上海第九人民醫(yī)院合作，嘗試引入三維數(shù)字化的新型工藝，通過三維掃描和3D打印快速軟組織擴(kuò)張器模具。

主要步驟是：

       1）使用EinScan Pro系列手持式三維掃描儀，快速獲取醫(yī)生標(biāo)記的植入擴(kuò)張器的區(qū)域。

       2）對(duì)獲取的數(shù)據(jù)在solid edge當(dāng)中進(jìn)行裁剪，快速曲面，抽殼，建面，拉伸等操作進(jìn)行編輯設(shè)計(jì)，建立軟組織擴(kuò)張器的模型。

       3）使用3D打印設(shè)備，打印出相應(yīng)的模具模型，和患者進(jìn)行實(shí)際的匹配，進(jìn)行修改調(diào)整。

       4） 通過和患者的實(shí)際結(jié)合，確認(rèn)好最終模具形態(tài)，做出相對(duì)應(yīng)的軟組織擴(kuò)張器，供醫(yī)生植入患者體內(nèi)。

引入三維數(shù)字化技術(shù)存在許多優(yōu)勢(shì)：

       1）非接觸式成像，采集過程病人無(wú)不適感；

       2）傳統(tǒng)工藝流程中，由于模具加工復(fù)雜，每個(gè)軟組織擴(kuò)張器的制作，需要反復(fù)和病人對(duì)接匹配，進(jìn)行多次模具的制作調(diào)整，整個(gè)生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，而3D打印大大減少生產(chǎn)周期，使病人能夠及早就醫(yī)；

       3）利用三維數(shù)字化技術(shù)，通過非接觸式高精度三維重構(gòu)，獲取數(shù)據(jù)精確，與病人貼合性更高。

漏斗胸疾病評(píng)估

       漏斗胸(pectus excavatum,PE;funnel chest)是人類最常見的胸壁畸形,發(fā)生率約為1/300～1/800,男∶女之比約為4∶1。

       傳統(tǒng)的漏斗胸病情評(píng)估方式，借助CT或者M(jìn)RI數(shù)據(jù)，獲取凹陷最低點(diǎn)的斷層面，測(cè)得相對(duì)應(yīng)的A和B的值，由B/A的值，行業(yè)內(nèi)稱為Haller  Index（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） ，以此值作為相應(yīng)的病情評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。但使用CT掃描， 存在放射線，對(duì)人體有一定的影響；使用MRI獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間較長(zhǎng)，年齡較小的孩童不易保持。

       先臨三維和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院合作，引入三維數(shù)字化，利用EinScan Pro系列手持式三維掃描儀，進(jìn)行人體掃描，快速獲取人體相關(guān)數(shù)據(jù)。將掃描獲得數(shù)據(jù)導(dǎo)入geomagic studio中，找到我們所需要的截面，進(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)間的測(cè)量，測(cè)量A值和B值。

       從下圖中可以看到，由三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)和由CT獲取的模型完全吻合，由多組掃描對(duì)象的數(shù)據(jù)分析可以得出，兩種方法得出的分析結(jié)果存在線性關(guān)系，可以由三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)替代由CT獲取數(shù)據(jù)，作為一種新的病情評(píng)估方式。

EinScan Pro系列手持式三維掃描儀新品EinScan Pro 2X

       先臨三維推出手持式三維掃描儀新品EinScan Pro 2X綜合先臨三維和多家醫(yī)院、保健院、康復(fù)中心等合作的經(jīng)驗(yàn)，選取了預(yù)防瘢痕增生面具，軟組織擴(kuò)張器，漏斗胸疾病評(píng)判，三個(gè)方面的案例，探討了傳統(tǒng)工藝流程及其存在的一些弊端，闡述了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和3D打印在醫(yī)療康復(fù)工程中起到的積極作用。

       先臨三維正嘗試?yán)脭?shù)字化和3D打印技術(shù)的醫(yī)療方案，和更多有能力的醫(yī)院合作，以及在?？漆t(yī)院部署數(shù)字化和3D打印實(shí)驗(yàn)室，以更快推進(jìn)增材制造在醫(yī)療的應(yīng)用開發(fā)，解決傳統(tǒng)方式的弊端，為患者帶來(lái)福音。

參考文獻(xiàn)：

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