Artec Eva与Geomagic Freeform共同担纲，定制独一无二的假肢

患者有两副Sanitätshaus Klinz假肢（新和旧）

德国中部一个风和日丽的早上，Wolfgang K.爬上了他的货车，开启了一段新的旅程，而这段旅程不幸成为他职业生涯的最后一段。第一个站点是一家五金店，他卸下货物，等叉车把货物运走。结果，悲剧发生了。

叉车撞向Wolfgang时，他并没有看到，一只脚被碾坏，自己被撞倒在地。他只记得那一刻后背像被重击了一下，随即晕了过去。醒来后，他疼得死去活来，身边的医护人员告诉他，脚踝以下的部位受伤十分严重。

医生迅速为其治疗，稳定了伤势，但之后几周到几个月内，炎症越来越严重。Wolfgang请求医生为其截肢，但医生并不想轻易这么做。他们想尽一切办法挽救这只脚，但三年后，炎症扩散到了腿上，导致大面积组织坏死。

Wolfgang的医生最后被迫只能截去膝盖以下的部位。在接下来的几周内，等这条腿（残肢）消肿后，Wolfgang装上了一个过度用的假肢。这阵子，他刚好看到德国伯恩堡Sanitätshaus Klinz矫形诊所的广告，很快，就成为了这里的一位常客。

全球范围假肢需求激增

每年，仅在美国就有18.5万台小腿截肢手术，全球更是多达100多万台，假肢技师很难满足日益增长的需求。

制作假肢接受腔，即残肢与假肢的衔接部位，过去需要花上几个小时的时间进行石膏铸造，还要大量的技巧和经验。

尽管Sanitätshaus Klinz的技师仍会使用石膏铸造等传统方法，但对于一些高难度项目，特别是无法通过传统方式完成的任务，他们会使用三维扫描仪Artec Eva。

这是一款专业手持式三维扫描仪，一直都是全球各行各业专业人士的最爱，医疗保健行业也不例外。Artec Eva能快速完成彩色三维扫描，精度达亚毫米级，非常适合捕获患者残肢或其他身体部位的自然表面。

使用Artec Eva和Artec Studio软件为患者残肢进行三维扫描

他们还使用了Artec Space Spider，用于捕获精度要求极高的精密细节。Space Spider最初为国际空间站设计，受到诸多领域设计师、工程师、研究人员的青睐。

开启全新假肢设计工艺

Wolfgang在Sanitätshaus Klinz试过多款假肢后，决定换个新的可以入水洗澡的假肢，不仅可以淋浴，还能游泳。

这样的假肢需要防水抗腐蚀，能承受盐水环境。Sanitätshaus Klinz的生物医学工程师Lisa Pabst了解到他的需求后，决定为其设计一款更强大的假肢。

讨论后，Pabst发现Wolfgang酷爱潜水。于是，她和Wolfgang、以及另一位假肢矫形资深专家Carsten Suhle一起，想制作一款独特的防水假体，不仅起到矫正作用，同时还设计成海洋主题，成为独一无二的一款假肢。

即便截肢后，Wolfgang也没有放弃自己对潜水和水上运动的热爱。听到Pabst的想法后，他立刻同意了。

Pabst谈到了这个项目的难点，“我们想用一种不同的方式，看看是否可以把新做的假肢融入到新设计中，而不是为现成的假肢进行外观设计。”

全新设计，假肢可以调整角度，安装游泳用的蛙鞋

他们想把洗澡专用假肢的防水特征和矫形假肢的视觉美感结合起来，患者穿戴假肢时，没人会发现这是一条假肢。所有矫形部位都要覆盖并保护假肢的机械部件。

当问及设计灵感时，Pabst说道：“我们想借用章鱼结构。章鱼主体部分遮盖了腕足上部，下方的触角刚好可以模拟小腿外形。在假肢最下方的脚踝处，我们放了一个被章鱼触角缠绕的潜水头盔，走个怀旧路线。踝关节可以通过头盔侧面的开口来操控。”

患者身上的全新防水假肢

Pabst和团队也明白，任何假肢最关键的部位还是接受腔的外形和匹配度，这要根据每位患者的情况量身定制，哪怕是稍有出入的设计，都会导致患者不适，造成生物力学功能障碍，最终导致日后受伤。

最糟糕的是，接受腔不匹配还会造成皮肤溃烂，影响平衡而摔倒，肌肉骨骼过度使用造成慢性伤害、骨关节炎等等。

为打造一款无缝对接的无感接受腔，团队打算使用Artec Eva，不到一分钟，Pabst就扫描了Wolfgang残肢表面的所有几何。Pabst还扫描了他的另一条腿，方便在设计防水假肢的外形尺寸时，参考另一条腿的体积和表面数据。

Artec Studio截图：患者残肢的Eva扫描

扫描完成后，在将3D网格导出至Geomagic Freeform前，Artec Studio软件对扫描进行了处理。软件中的各项工具简单实用，Pabst顺利删除了多余数据，包括地板和周围其他物体。

Artec Studio截图：患者另一条腿的Eva扫描

扫描对齐配准后，合并成一个物体。最后，添加纹理，并应用至网格。Pabst利用Freeform完成了接受腔的设计，并雕刻出了那些美观的元素。

至于Eva在和Freeform配合过程中起到何种作用，Pabst表示：“把Eva扫描导入Freeform，就等于为我的假肢设计提供了一个可靠的基础。Eva只要几秒的时间，就能精准捕获患者的身体部位，在Freeform中，我根据这些相同的尺寸完成了全新设计。”

Geomagic Freeform截图：患者另一条腿的Eva扫描以及根据Eva扫描的残肢制作的模型

Pabst继续说道：“接受腔必须完美匹配患者的残肢，为其提供支持，每一毫米都必须被精确捕获，来辅助设计新的假肢。幸运的是，Eva很快完成了扫描，十分轻松。”

Pabst的工艺包括以下步骤：导入Freeform，排列网格，为Wolfgang残肢建模；随后，在Freeform中为另一条腿制作镜像；制作假肢轴，根据适配器塑形，再加入功能性设计。

Geomagic Freeform截图：根据适配器调整假肢轴， 再根据假肢功能调整设计

随后，Pabst根据Wolfgang另一条腿的测量值，调整了章鱼触角的外形，保证小腿总周长相同。

Geomagic Freeform截图： 根据另一条腿的Eva扫描尺寸，调整触角尺寸

这时，触角吸盘装置就算完成了。之后，把轴、章鱼、触角、潜水头盔连起来即可。几步操作后，她加上了Klinz的标识和患者姓名。

假肢外部组件完成3D打印后，与机械部件合并后锁定。随后，Wolfgang被邀请到诊所进行试穿。

焕然一新：新防水假肢已穿戴完毕，可立即使用

从看到新假肢的那一刻起，Wolfgang就非常高兴，穿起来就和其他Klinz的假肢一样舒适。他的妻子和女儿们也都很满意。最近，他去了一次波罗的海，孩子们都前来围观，觉得这条腿非常酷。

三维扫描在矫形修复界的实力和潜力

关于三维扫描在现代矫形和假肢设计中发挥的关键作用，Pabst评价道：“无论何时需要用高科技或普通材料制作矫形器、上半身或下半身的假肢，首先必须获得患者身体部位的精准测量数据，这时就需要这款新设备亮相了。”

使用Geomagic Freeform的触控设备为防水假肢完成最后处理

她进一步说道：“这一步做不好，后期会出现很严重的问题，假肢不匹配，甚至后期患者出现不良反应等等。一开始就用埃太科扫描数据，假肢就能完全对称，就像自己身体的自然延伸。这极大提升了假肢的质量和效果。”