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讓我們逐一探討每一個(gè)挑戰(zhàn)以及它是如何被解決的。

挑戰(zhàn)：由于運(yùn)動(dòng)缺乏或各種各樣的因素，現(xiàn)在越來越多青少年有扁平足趨勢(shì)，但是市面很多矯正鞋墊都是統(tǒng)一的，并不一定能滿足每個(gè)患者的特定需求。

解決方案：定制化矯形鞋墊：內(nèi)部的晶隔的設(shè)計(jì)，是瑞金骨科研究所的工程師們一直在研究的一個(gè)方向。什么樣的晶格類型能達(dá)到支撐效果的舒適性能，達(dá)到最佳的平衡。在足功塌陷的地方要把它撐起來，撐起來以后，人穿上以后又會(huì)給與鞋墊一定的壓力。瑞金通過步態(tài)系統(tǒng)捕捉、輕量化設(shè)計(jì)、材料選擇和有限元分析等，把每位患者的鞋墊的壓力數(shù)值控制在一定的范圍之內(nèi)，達(dá)到最佳矯正效果。

瑞金醫(yī)院使用ProX sPro60打印的矯形鞋墊

挑戰(zhàn)：以前患者的康復(fù)支具制作耗時(shí)長(zhǎng)，也無法滿足個(gè)性化外觀設(shè)計(jì)、每個(gè)患者不同的特定需求及更好的透氣性要求。

解決方案：3D打印腕部康復(fù)支具

使用三維掃描儀獲取患者腕部點(diǎn)云數(shù)據(jù)并通過配套軟件封裝為三維模型

通過模擬患者佩戴支具時(shí)支具表面的應(yīng)力分布構(gòu)建支具網(wǎng)格，在保證強(qiáng)度的前提下盡可能增大鏤空面積，保證佩戴者熱舒適性。類似BOA^?系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)扣具已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在鞋、支具和假肢上，用戶可以隨時(shí)調(diào)節(jié)松緊度。

使用SLS粉末燒結(jié)技術(shù)制造的個(gè)性化腕部康復(fù)支具在保證了安全性和有效性的同時(shí)，顯示出了傳統(tǒng)支具無可比擬的匹配度和舒適性

其他支具定制

 （脊柱側(cè)彎支具）

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（斜頸外固定支具）

（頸胸支具）

瑞金醫(yī)院使用3D Systems的SLS打印機(jī)用于康復(fù)輔助器具、矯形器等應(yīng)用產(chǎn)品的打印制作

挑戰(zhàn)：醫(yī)療資源緊張，從患者入院到手術(shù)只有1周左右時(shí)間，1周內(nèi)需要完成數(shù)據(jù)采集、定制設(shè)計(jì)、打印制造等多個(gè)步驟

解決方案：得益于Figure 4和MED-AMB 10材料優(yōu)異表現(xiàn)，才能將設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)。Figure4打印機(jī)沒有復(fù)雜的準(zhǔn)備工作，快速響應(yīng)，制造完成也僅需2小時(shí)

以全踝關(guān)節(jié)置換術(shù)中定位導(dǎo)板為例

當(dāng)骨頭之間的保護(hù)性軟骨逐漸磨損，導(dǎo)致骨頭摩擦在一起時(shí)，就會(huì)發(fā)生踝關(guān)節(jié)炎。這種骨與骨之間的接觸會(huì)引起疼痛，并使活動(dòng)更加困難。

踝關(guān)節(jié)融合手術(shù)將踝骨融合在一起，由于關(guān)節(jié)不能移動(dòng)或屈伸，因此疼痛就會(huì)減輕，但行走步幅往往不正常。

全踝關(guān)節(jié)置換手術(shù)可以讓踝關(guān)節(jié)在沒有疼痛的情況下活動(dòng)和屈伸，恢復(fù)更正常的行走步幅，接受全踝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者術(shù)后生活質(zhì)量更高。

在全踝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，確定脛骨、距骨截骨位置至關(guān)重要，決定術(shù)后踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度及下肢力線是否正常。

以往全踝關(guān)節(jié)置換手術(shù)需要3次定位、4次C臂機(jī)顯影才可確定截骨位置，手術(shù)時(shí)長(zhǎng)往往在3小時(shí)以上，且醫(yī)生長(zhǎng)期暴露在射線環(huán)境中。

瑞金基于廣泛使用的Infinity踝關(guān)節(jié)假體系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套定制化術(shù)中定位導(dǎo)板，無需復(fù)雜定位，僅1次C臂機(jī)顯影即可確定截骨平面，極大縮短手術(shù)時(shí)間、減少攝入輻射量。

設(shè)計(jì)時(shí)，在軟件中基于患者CT影像重建并脛骨、距骨、跟骨等骨骼并擺正，導(dǎo)入不同規(guī)格假體后確定假體規(guī)格，在軟件中導(dǎo)入相應(yīng)的預(yù)制導(dǎo)板模型，調(diào)整位置后進(jìn)行布爾運(yùn)算并生成定制導(dǎo)板，再將定制導(dǎo)板打印出來。

手術(shù)時(shí)，剝離組織充分暴露脛骨、距骨，放入導(dǎo)板，直到唯一匹配位置，置入克氏針，取出導(dǎo)板，進(jìn)行截骨。

(手術(shù)過程)

1. 設(shè)計(jì)時(shí)，導(dǎo)板調(diào)整好位置后與病人脛骨、距骨布爾運(yùn)算，因此導(dǎo)板內(nèi)側(cè)表現(xiàn)為復(fù)雜曲面，F(xiàn)igure4打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)曲面的完美表現(xiàn)，與骨骼配合時(shí)獲得準(zhǔn)確的匹配關(guān)系。

    (距骨側(cè)導(dǎo)板)                              （脛骨側(cè)導(dǎo)板）

2. 導(dǎo)板內(nèi)通孔需與克氏針準(zhǔn)確配合才可實(shí)現(xiàn)定位效果。打印、清洗、固化后導(dǎo)板與克氏針完美配合。

3. 導(dǎo)板需經(jīng)過嚴(yán)格滅菌才可進(jìn)入手術(shù)室，并在手中使用。MED-AMB 10具有良好的生物相容性以及材料穩(wěn)定性。

成果:

個(gè)性化矯形鞋墊和矯正康復(fù)支具針對(duì)患者的特定需求達(dá)到最佳設(shè)計(jì)

打印手術(shù)導(dǎo)板2小時(shí)完成，極大減少了等待時(shí)間