3D打印數(shù)字化技術(shù)如何重塑假肢接受腔制造的未來

2025-12-26

超萬(wàn)億的輔具市場(chǎng)

中國(guó)殘疾人服務(wù)體系正從傳統(tǒng)保障向科技賦能轉(zhuǎn)型。根據(jù)2025年全國(guó)助殘日發(fā)布的數(shù)據(jù)，我國(guó)現(xiàn)有殘疾人約 8500 萬(wàn)，疊加 4400 萬(wàn)失能和半失能老人，這一群體催生了超萬(wàn)億規(guī)模的輔具市場(chǎng)。在這龐大的群體中，肢體殘疾人超過 2400 萬(wàn)名，他們每天面臨著移動(dòng)、生活和工作的實(shí)際困難。假肢作為恢復(fù)行動(dòng)能力的主要工具，其核心在于接受腔的適配性。一個(gè)不合適的接受腔會(huì)導(dǎo)致假肢在使用時(shí)上下移動(dòng)，不僅增加行走負(fù)擔(dān)，還會(huì)影響血液循環(huán)，甚至引發(fā)殘肢并發(fā)癥。長(zhǎng)期以來，高端假肢市場(chǎng)被進(jìn)口品牌壟斷，直到近年來國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品才開始突圍。在 2024 年福祉博覽會(huì)上，國(guó)產(chǎn)假肢價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的三分之一，而性能已可媲美進(jìn)口產(chǎn)品。

傳統(tǒng)假肢制作工藝

假肢裝配師張偉在重慶市民政中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院工作了20多年，他的工作日常是從清晨開始的陣陣沙沙聲——那是專業(yè)工具劃過假肢石膏模型的聲音。

: 重慶市民政中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院康復(fù)輔具科科長(zhǎng)張偉正在制作假肢石膏模型。圖片來源：新華社

傳統(tǒng)假肢接受腔的制作是一門依靠經(jīng)驗(yàn)的手工藝。整個(gè)過程通常需要兩到三天才能完成一個(gè)接受腔的制作。制作從取陰模開始：假肢師使用石膏繃帶包裹患者的殘肢，等待石膏硬化后取下，形成殘肢的負(fù)型。接著，向這個(gè)負(fù)型中灌入石膏，待其凝固后打破外模，得到殘肢的陽(yáng)模。

假肢師張偉深知“差一毫米都會(huì)影響行走體驗(yàn)”。他需要憑借多年經(jīng)驗(yàn)，對(duì)陽(yáng)模進(jìn)行反復(fù)修整，標(biāo)記壓力敏感區(qū)域，調(diào)整承重面。修整完成后，在陽(yáng)模上采用熱塑成型或抽真空成型技術(shù)制作最終的接受腔。這種方法高度依賴技師的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，患者需要多次往返診所進(jìn)行調(diào)整，整個(gè)過程既耗時(shí)又耗材。

假肢的數(shù)字化革新

數(shù)字化技術(shù)正在徹底改變這一傳統(tǒng)流程，目前整個(gè)假肢接受腔的制作過程可分為三大關(guān)鍵步驟：三維掃描、軟件修型和3D打印。首先是三維掃描，技師使用手持式三維掃描儀對(duì)患者殘肢進(jìn)行掃描，能在短短幾分鐘內(nèi)完成亞毫米級(jí)精度的3D掃描模型。與傳統(tǒng)石膏取模相比，這個(gè)過程不僅無接觸、更衛(wèi)生，還能捕捉到傳統(tǒng)方法難以記錄的細(xì)節(jié)。掃描數(shù)據(jù)隨后被導(dǎo)入專業(yè)的數(shù)字化假肢和矯形器軟件進(jìn)行處理。在這些軟件中，矯形師可以精準(zhǔn)標(biāo)記壓力點(diǎn)，調(diào)整承重面，優(yōu)化接受腔的幾何形狀。這個(gè)過程在十幾分鐘到1小時(shí)內(nèi)即可完成。

最后，設(shè)計(jì)好的數(shù)字模型被發(fā)送至3D打印機(jī)，目前最主流3D打印方式是采用尼龍等高分子材料，通過SLS或者M(jìn)JF技術(shù)打印成型，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成接受腔的制造。

新工藝優(yōu)勢(shì)

數(shù)字化技術(shù)為假肢接受腔制作帶來了多重優(yōu)勢(shì)，其中最顯著的是時(shí)間效率的大幅提升。美國(guó)Quorum Prosthetics公司報(bào)告稱，采用數(shù)字化流程后，完成每款定制假肢的時(shí)間縮短了75%。另外從患者角度看，整個(gè)過程從傳統(tǒng)方法的數(shù)周縮短至數(shù)天，就診次數(shù)也從多次減少到僅需兩次。并且無需進(jìn)行繁復(fù)且令人難受的石膏取型過程，三維掃描無接觸式取型可以實(shí)現(xiàn)輕松愉快的就診體驗(yàn)。

使用盈普P360激光燒結(jié)設(shè)備打印多件假肢接受腔的時(shí)間僅在半天左右

利用各類高性能高分子材料，SLS 3D打印的假肢接受腔的強(qiáng)度和耐久性可以與傳統(tǒng)工藝制作的產(chǎn)品相媲美。對(duì)于內(nèi)外腔可以使用盈普Precimid1180 BLK尼龍11高分子粉末，這種材料具備優(yōu)秀的韌性、抗沖擊、耐磨耐疲勞性能，打印尺寸高，可以精準(zhǔn)貼合殘疾人斷肢，有效承載殘疾人的身體。打印完成做表面平滑處理，處理后的假肢接受腔表面光滑、防水抗菌、可清洗、經(jīng)久耐用，能夠媲美注塑產(chǎn)品效果。

精度方面，三維掃描的亞毫米級(jí)精度遠(yuǎn)超手工取模，且數(shù)字模型可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的尺寸維度等數(shù)據(jù)無限次調(diào)整而無需重新取模，這在兒童假肢制作中尤為重要——成長(zhǎng)中的孩子每隔幾個(gè)月就需要新的接受腔。數(shù)字化流程還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程服務(wù)的可能性。患者可以在世界任何地方接受三維掃描，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，突破了地域限制。在成本控制上，還可以通過建立集中式的打印生產(chǎn)中心，將區(qū)域范圍內(nèi)的假肢需求集中導(dǎo)入，集中生產(chǎn)，大大降低數(shù)字化假肢的生產(chǎn)成本。

全球范圍內(nèi)的技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字化假肢接受腔技術(shù)已在全球范圍內(nèi)得到應(yīng)用。在美國(guó)，Rustin Hughes 使用 Quorum Prosthetics 制作的 Quatro 假肢改變了他的生活。這位MMA格斗選手曾因惡性血栓失去右腿，最初使用的傳統(tǒng)假肢像“綁著一個(gè)19升的水桶”，一天中需要多次調(diào)整。而基于三維掃描和3D打印技術(shù)制作的Quatro假肢不僅完美貼合，還允許他在20秒內(nèi)完成調(diào)整。

在保加利亞，ProsFit公司開發(fā)了基于云的軟件PandoFit，臨床醫(yī)生可以通過這個(gè)平臺(tái)為患者設(shè)計(jì)和訂購(gòu)3D打印假肢接受腔。

印度梅加拉亞邦政府在2022年啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，為截肢者提供定制的3D打印假肢。兩位截肢者前往金奈接受了3D掃描和打印假肢，他們對(duì)最終的適配效果感到驚訝，認(rèn)為舒適度和行走能力都有顯著提升。

在國(guó)內(nèi)，重慶的假肢矯形師寧清媛正使用激光掃描技術(shù)生成精度達(dá)毫米級(jí)的足部模型。與此同時(shí)，清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校也在研發(fā)包括AI外骨骼機(jī)器人在內(nèi)的前沿輔助技術(shù)。

數(shù)字化制造假肢，尤其是接受腔，其意義已遠(yuǎn)超一次單純的技術(shù)升級(jí)。它標(biāo)志著假肢制作從依賴“工匠手感”的經(jīng)驗(yàn)時(shí)代，邁入了以“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的精準(zhǔn)時(shí)代。所以數(shù)字化制造正引領(lǐng)我們抵達(dá)的，正是這樣一個(gè)未來：殘缺被精準(zhǔn)彌補(bǔ)，限制被溫柔化解，每一個(gè)獨(dú)特的生命都能獲得支撐其獨(dú)特生活的、獨(dú)一無二的力量。

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