新西兰的研究项目探索未来3D打印假肢的新设计方向

lydiazhang   2018-01-20 10:17:56

随着技术的进步,3D打印假肢正变得越来越先进,并针对特定类型的伤害和生活方式的需求量身定制。 新西兰的一个研究小组最近启动了一个重要的新项目,探索未来在假肢上3D打印的设计可能性,包括短期和长期。 在新西兰人造肢体服务的领导下,该研究项目与惠灵顿大学合作,也探索了将这些新发展潜力在商业制造中实施的可能性。

该项目大致分为四个部分,每个部分涵盖了不同的设计方向,假体可以在3D打印的帮助下进入。 在短期内,团队将在未来的12-18个月内集中新的功能整流罩和新的插座设计。 在更长的时间内,在未来7 - 10年内,多密度足印和信息驱动的模型产生被视为可能性。

功能整流概念旨在寻找新的实际应用和假肢的用途,而不仅仅是缺失肢体的替代品。 这可以改善许多被截肢者的生活,将被认为是一种损失的东西转化为潜在的东西,开辟一个更具创造性和实用性的空间,只有这些假肢使用者才能进入。 该团队提出了一个运动整流罩,举一个特殊的假肢高尔夫球腿的例子。 这将有一个特殊的高尔夫球设计以及一个备用球和发球区域存储。 也可能有特殊的儿童整理,创意设计,吸引他们的乐趣和想象力的感觉。


对于新的插座设计,可以根据不同时间的尺寸波动进行调整,希望用户穿上假肢不会比穿上鞋子更难。 奥克兰生物工程学院与奥克兰生物工程研究所联手,借助3D打印技术,更好地了解这种个性化的可能性。 软组织扫描可以生成患者肢体的精确体积网格,从而使技术人员能够查看残肢的哪些区域是宽容的或敏感的,哪些是硬的,什么是软的。 这意味着他们可以更好地表达如何设计插座设计。 用ABS和更先进的TPU材料进行了实验,后者在材料性能方面更有前景,但是后处理时间长而不方便。

从长远来看,探索更便宜地生产目前昂贵的多密度足假体的方法。 3D打印的优点之一是可以改变填充密度的方式以匹配期望的对象性能。这对于制造同时更坚固和更灵活的假肢是有用的。为了解释这个问题,团队引用了一位麻省理工学院的学生讨论自然结构的性质:“大自然总是使用分级材料。骨,例如,由坚硬,致密的外壳和海绵状材料的内部组成。它给你一个高强度重量比。“

在其他领域有很多多密度3D打印系统,而NZALS未来的方法可以从这些方面得到灵感,例如用于New Balance的Nervous Systems 3D打印中底技术或由Adidas使用的Materialise类似的系统。 3D打印TPU将成为多密度假体的发展方向,希望未来技术将会进一步提高,以便于用这种材料打印。

假肢的信息驱动模型生成的未来应该看到上述软组织扫描的执行,以及所谓的计算解剖运动(Computational Anatomical Movement)。这使得扫描,跟踪和视频分析,使研究人员可以检查每个肌肉的力量,以及特定的病人正在采取的步态和各种其他人体运动因素,以创建一个更个性化的修复与改善舒适性和性能。

研究人员测试了Stratasys Fortus以及UpBox FDM机器,发现了每个机器的优点和缺点。他们的结论是,最好的解决方案是使用在线3D打印服务,这可以提供更高效的打印与其专业知识和获得各种技术。也建议选择Shapeways,I.Materialise和Objective 3D。

根据NZALS首席执行官肖恩·格雷(Sean Gray)的说法,新西兰人是假肢技术发展的巨大天竺鼠,因为他们倾向于测试肢体的极限,“人们把它们弄坏了,因为他们把它们放在滑雪靴里。” 。 NZALS与惠灵顿大学和其他机构合作开展的工作显示出了很大的希望,并且很快将会为那里和更远的截肢者带来生活质量的显着改善。

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