埃太科三维和惠普联手，用新颖方式制作3D打印人体假肢

 

用Artec Eva扫描Rustin Hughes的Quatro假肢

Rustin Hughes美国陆军老兵退役后，成为了一名MMA格斗选手。他因恶性血栓而失去了右腿，但他并没有消极对待。

他总是激情昂扬地走进退伍军人医院的康复训练营，日复一日，从不间断。不久，他就可以摆脱轮椅重新站了起来，其中一条腿还是假肢。

但是，据Hughes自己描述，第一条假肢“太糟糕了，就像绑着一个19升的水桶。”

这就是一个截肢患者最常用的吸着式接受腔，这条假腿一直不合身，由于Hughes的残肢一天下来会略微变小，那么一天下来，假肢就会松动。

也就是说，Hughes一天要多次调整这条腿，还得经常在接受腔里放一两只袜子，保证假肢贴合。

总之，这个过程很麻烦，还得花上近10分钟，所以Hughes几乎不可能参加体育赛事，因为比赛只有1分钟休息时间。

可以倒下，但不出局

对截肢患者而言，特别是对身体素质要求很高的人来说，假肢松动不仅不舒服，而且还有安全隐患。好几次，Hughes尽全力走在街上时，他新装上的假肢松动脱落了。

Hughes饱受折磨，深陷痛苦，他面对的未来充满不确定，原定的计划和梦想变得遥不可及，但他不愿放弃。

他始终在寻找一位专家，能给出不一样的回答，提供个性化的服务。而这时，他遇到了科罗拉多温莎市Quorum Prosthetics的首席执行官Joe Johnson。

 

Joe Johnson（左）和Rustin Hughes拿着一个全新的Quatro和脚套

Hughes说道：“Joe也是一位截肢患者，他对我的经历和感受再清楚不过了，他也明白我需要得到何种帮助。”

Johnson和他Quorum的团队当天就为Hughes制作了一个测试接受腔。“他们那天停下了手里的事，立刻帮助了我，”Hughes回忆道。

数天后，戴上第一个碳纤维Quorum Quatro假肢时，Hughes表示：“反差太明显了，这条新的左腿就像我身体的一部分，完美贴合。从此以后，我的活动能力上了一个新台阶。”

Quatro带回掌控感

虽然有些接受腔也有必要的骨骼稳固功能，能达到高水平运动状态，但只有Quatro和纵向压缩结合了起来。这样一来，稳固安全的接受腔能给用户带来很多便利，同时，仍然可以根据肢体大小的变化来调整。

Quatro更大、更轻、更光滑，接受腔可以在短短20秒内自由调节，全天候随时可调，无论是对运动竞技选手，还是各年龄段的好动人士，都可谓是理想之选。

 

Hughes正在调整Quatro的位置

每一款Quatro都是完全根据患者需求打造的，包括配件、设计、色彩的选择，同时，价位也和市面上其他热门假肢相当。

于是，Quatro在全国逐渐增多的患者群体中，理所应当成为了备受关注的宠儿——它帮大家找回了久违的行动能力。

Hughes说道：“很长一段时间，很多事情都失控了。但现在，我可以随时收紧接受腔。贴合的假肢给予我力量，我又在关键时刻找回了掌控感。”

 

Rustin Hughes和Quorum的 Joe Johnson进行拳击手靶训练

“贴身是王道”

但是，为了一开始就能完美贴合，就必须为每一位患者单独设计假肢。

Quorum Prosthetics研发工程师兼总监Sean McClure表示：“贴不贴身代表一切，，无论患者处于何种运动强度，是悠然闲适，还是剧烈运动，都要保证全天舒适。而我们的做法就是借助Artec Eva完成三维扫描。”

在发现Eva之前，Quorum采用传统方式，即用石膏为患者残肢铸模。

McClure对此评价道：“这种方式很混乱，又很耗时，从没给任何一位患者留下好过印象。整个流程需要8小时以上，而且还要用到大量的耗材和工具。”

 

Eva扫描的残肢模具（Artec Studio截图）

他们对传统方式的最终效果并不满意，于是开始尝试三维扫描。但试用了几台低价三维扫描仪后，他们变得十分沮丧。

所采集的数据，无论是准确度还是分辨率，都远远低于Quorum的标准，而且扫描仪也无法扫描石膏模型或接受腔的内部区域。

McClure 无奈地表示：“尽管我们不断尝试，但还是无法修饰清理这些数据，无法生成高质量文件用于CAD，设计贴身又好用的成品更是无从谈起。”

搜寻最佳三维扫描仪

当Joe Johnson向科罗拉多大学安楚医学校的Cory Christiansen博士提到团队面临的困境时，博士推荐他们联系埃太科在丹佛市的金牌授权经销商Reality 3D，他们在修复、假肢等医疗相关应用方面具有多年经验。

不久，Johnson和McClure见到了Reality 3D的Matt Filkins，他向两位推荐了Artec Eva。

 

Artec Eva

多年来，Artec Eva已经成为修复师和许多医疗工作者的首选，这并非毫无缘由。Eva一次次证明了自己采集各类平面的实力，特别是人体扫描，精度可达亚毫米级，操作简便，对专家和新手都很友好。

起初，McClure因价格偏高而迟疑不决，但产品演示没几分钟，他就发现Eva可以简化工艺，大幅降低物料成本，不出两个月，就能收回成本。

于是，他们欣然采购了设备，再也没有迟疑后悔。

 

Eva扫描的模具接受腔（Artec Studio截图）

最后的效果令人惊艳：“换成三维扫描和打印工艺后，完成每款Quatro的时间缩短了75%。”

McClure 说道：“省下这么多时间和物料成本，而且现在我们正在以前所未有的力度打开市场，所以使用这些新技术，公司早就迈过了盈亏平衡点。”

Artec Eva为每个项目节省数小时之多

McClure补充道：“有了Eva，我们可以在短短几分钟内完成整份扫描，而过去，制作一个石膏模具，得花上几个小时。”

McClure表示：“随着认知水平和操作方法的提升，我们预计工艺时间还将继续下降。扫描数据精度惊人，所以我们还能利用Eva制成的3D模型进行有限元分析。”

 

Eva为Rustin完成的Quatro扫描（Artec Studio截图）

每位患者需要的时间不同，当然也取决于扫描对象——已有模具、接受腔、残肢等。

平均而言，扫描加Artec Studio软件处理，需要30分钟至一小时，随后保存为完整的STL文件，导出至Geomagic Freeform。

Geomagic Form让Quatro数字雕刻栩栩如生

Freeform可以把项目中所有的STL模型拼合起来，包括患者残肢石膏模型、现成的接受腔、诊断后的接受腔等各种制作Quatro需要的部件。

这时，Eva亚毫米级精度的扫描就显得尤为重要，创建假肢多个结构元素时，它们将作为参照，最后才安装至相应位置。

然后，Quatro四个面板调节的压缩区可以轻松对齐至接受腔，安装在设计师指定的位置。

 

Quatro假肢的Geomagic Freeform截图

根据患者残肢的尺寸和需要的压力类型和调节程度，可定制面板尺寸和形状。

通过Freeform中的传统CAD工具，可对面板进行精细建模。之后，在HP Jet Fusion 4200上3D打印所有部件，整个接受腔可以在15分钟之内组装完毕。

McClure说道：“目前，从扫描到为患者装上Quatro，差不多要花2周时间。随着工艺不断优化，我们期待可以把周期缩短至数天。”

傲视群雄

尽管Quatro初入市场不久，但初步的反馈和研究都表明，和传统假肢相比，它更耐用，使用寿命更久。

 

Hughes使用中的新款Quatro

通过触手可及的控制旋钮，轻松调节假肢位置，舒适度和稳定性全由患者自行支配。

此外，3D打印的部件强度高，质量轻，制成的接受腔患者可以穿戴多年。

走出国门，走向世界

但是，Quorum公司服务的远不止这些忠实粉丝。“Eva让我们走出了科罗拉多北部。今天，我们不再需要Quorum的假体专家和技术人员在屋子里陪着患者，”McClure说道。

“只要借助三维扫描技术，全世界任何地方的客户都能给我们发送模型进行设计和打印。也就是说，我们可以单纯负责制造，将这项技术推广至全国乃至全球。”

对Hughes来说，调节到最合适的位置后，他就能完全自如行动，比如参加拳击比赛，或经营自己的非营利组织B-BOLD，他为各年龄段的残疾人士提供非接触性拳击教学。

 

Rustin Hughes（左）和残疾人士拳击班

整形修复，三维扫描呼声日渐增长

Reality 3D的Matt Filkins对整形修复领域的三维技术潜力如此评价道：“就拿退伍军人医院来说，我们看到的是成千上百的老龄退役军人，其中不少截肢患者，他们余生需要得到科技的眷顾。”

他补充道：“三维扫描和打印为整形修复领域带来了传统方式无法给予的优势：超高精度，患者舒适，物力人力成本降低，无需多次往返，多种设计可能等等。”