由上海交通大學、上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院、國家康復輔具研究中心、上海康復輔具與老年福祉產業技術創新戰略聯盟共同主辦的“第四屆國際康復醫學與康復工程前沿技術臨床轉化會議暨第一屆3D打印與醫療機器人前沿技術臨床轉化高峰論壇”在江蘇省昆山皇冠國際會展酒店隆重召開。

       本次會議以“數字化時代的醫學3D打印與智慧康復”為主題，聚焦上下肢康復機器人、醫療手術機器人、虛擬現實技術、移動護理機器人、外骨骼機器人、生物3D打印、3D打印假肢與矯形器技術、康復云社區、智能家居及臨床康復醫學最新發展等國際前沿研究領域，邀請400余名來自國內外知名大學、醫院、康復醫學機構、科研院所及產業界的嘉賓齊聚一堂，共鑒盛舉。

       會議設立主會場與四個分會場的并行論壇，為中外學者及產業尖端人才搭建了學術交流平臺，打通了醫工交叉產業轉化壁壘，以學術推動產業發展，以產業支撐學術創新。

       先臨三維帶來的“數字化設計和3D打印輔助康復工程的方案設計”論文榮獲本次高峰論壇“優秀青年康復論壇-浦江康復轉化醫學獎”鼓勵獎，是對我們在將3D掃描和3D打印這種數字化技術應用于輔助康復領域工作的肯定以及激勵。

       增材制造在醫療和矯形康復領域的應用越來越廣泛，論文介紹了三維數字化設計和3D打印用于改善制作預防瘢痕增生面具工藝，輔助設計軟組織擴張器，漏斗胸疾病病情評估和治療效果評價三個方面的案例，探討了其中傳統的實現方式和引入三維數字化設計和3D打印后的新流程，并對利弊做了分析。

預防瘢痕增生面具

       燒傷后導致的瘢痕增生，是一種循環不良，結構不正常和神經分布錯亂的假性組織。燒傷過，接受完治療后的皮膚，在愈合過程中皮膚組織的成纖維組織反應增高，形成瘢痕后結締組織過度增生，會產生局部充血瘢痕組織。

傳統通過石膏取模的方式存在諸多弊端：

       1）面具制作時間一般都是在患者康復早期，這時候皮膚較為脆弱，石膏取型方法對于皮膚存在一定的刺激性。

       2）取型時，需要患者等到石膏凝固，時間長，石膏和傷口接觸，患者會感到痛苦，難以配合。

       3）石膏在凝固的時候，體積會發生變化，模型的準確度就會發生變化，這樣做出來的面具會出現精度的偏差。

       先臨三維和上海瑞金醫院，昆明醫院附二院，西京醫院合作，利用3D掃描代替傳統石膏取模的過程，3D打印出面具模型，最終制成內表面有硅凝膠的面具。

引入三維掃描儀的新型工藝流程是：

（1）使用EinScan Pro系列手持式三維掃描儀，快速獲取面部數據。

（2）對獲取的數據，使用geomagic studio進行簡單的修復編輯；

（3）使用光敏樹脂3D打印設備打印出面部的數據模型，本文嘗試了兩種解決方案。

       第一種解決方案：由3D打印設備，使用普通光敏樹脂材料獲得打印的面部數據，向打印的模型當中灌入石膏，凝固后的模型即為人體面部陽模，然后加熱面具的材料板，使之軟化易成型，用真空吸塑的技術，將軟化后的材料板緊緊貼于模型表面，冷卻后的材料板會再次定型，裁剪下來，進行微調和裝配彈力帶，最后再在上面附上硅凝膠，完成整個面具的制作。

       第二種解決方案：由3D打印設備，使用透明的生物兼容性光敏樹脂材料，打印出面罩，對于面具進行微調，內層面將硅凝膠附著上去，加上壓力帶，最終做成一個完整的面具完成。

相比于傳統石膏取模方式，引入三維數字化技術的優勢非常明顯：

       1）非接觸式成像，采集過程病人無不適感；

       2）高精度相機采集，制作出來的面具和病人的貼合性更高，施壓更為均勻；

       3）三維數字化技術，整個制作周期更短。

軟組織擴張器

       皮膚軟組織擴張術是在疤痕周圍的皮膚內部，埋入一個硅膠做成的水囊，然后通過后來的慢慢注水，使周圍正常的皮膚擴張生長，通過這樣的方式長出額外多出來的皮膚。

使用傳統方式制作軟組織擴張器存在一些弊端：

       1）進行低溫熱塑版取模時，會有一個加熱、取型、冷卻的過程，整個過程時間較長，導致患者不容易配合完成；

       2）受物理測量工具所限，所測得的尺寸誤差較大，導致建模出來的模型與人體貼合性差；

       3）需要多次調整模具，制作周期較長，人工成本很高。

       先臨三維和上海第九人民醫院合作，嘗試引入三維數字化的新型工藝，通過三維掃描和3D打印快速軟組織擴張器模具。

主要步驟是：

       1）使用EinScan Pro系列手持式三維掃描儀，快速獲取醫生標記的植入擴張器的區域。

       2）對獲取的數據在solid edge當中進行裁剪，快速曲面，抽殼，建面，拉伸等操作進行編輯設計，建立軟組織擴張器的模型。

       3）使用3D打印設備，打印出相應的模具模型，和患者進行實際的匹配，進行修改調整。

       4） 通過和患者的實際結合，確認好最終模具形態，做出相對應的軟組織擴張器，供醫生植入患者體內。

引入三維數字化技術存在許多優勢：

       1）非接觸式成像，采集過程病人無不適感；

       2）傳統工藝流程中，由于模具加工復雜，每個軟組織擴張器的制作，需要反復和病人對接匹配，進行多次模具的制作調整，整個生產周期很長，而3D打印大大減少生產周期，使病人能夠及早就醫；

       3）利用三維數字化技術，通過非接觸式高精度三維重構，獲取數據精確，與病人貼合性更高。

漏斗胸疾病評估

       漏斗胸(pectus excavatum,PE;funnel chest)是人類最常見的胸壁畸形,發生率約為1/300～1/800,男∶女之比約為4∶1。

       傳統的漏斗胸病情評估方式，借助CT或者MRI數據，獲取凹陷最低點的斷層面，測得相對應的A和B的值，由B/A的值，行業內稱為Haller  Index（行業標準） ，以此值作為相應的病情評估標準。但使用CT掃描， 存在放射線，對人體有一定的影響；使用MRI獲取數據的時間較長，年齡較小的孩童不易保持。

       先臨三維和浙江大學醫學院附屬兒童醫院合作，引入三維數字化，利用EinScan Pro系列手持式三維掃描儀，進行人體掃描，快速獲取人體相關數據。將掃描獲得數據導入geomagic studio中，找到我們所需要的截面，進行點與點間的測量，測量A值和B值。

       從下圖中可以看到，由三維掃描儀獲取的數據和由CT獲取的模型完全吻合，由多組掃描對象的數據分析可以得出，兩種方法得出的分析結果存在線性關系，可以由三維掃描儀獲取的數據結果來替代由CT獲取數據，作為一種新的病情評估方式。

EinScan Pro系列手持式三維掃描儀新品EinScan Pro 2X

       先臨三維推出手持式三維掃描儀新品EinScan Pro 2X綜合先臨三維和多家醫院、保健院、康復中心等合作的經驗，選取了預防瘢痕增生面具，軟組織擴張器，漏斗胸疾病評判，三個方面的案例，探討了傳統工藝流程及其存在的一些弊端，闡述了三維數字化設計和3D打印在醫療康復工程中起到的積極作用。

       先臨三維正嘗試利用數字化和3D打印技術的醫療方案，和更多有能力的醫院合作，以及在專科醫院部署數字化和3D打印實驗室，以更快推進增材制造在醫療的應用開發，解決傳統方式的弊端，為患者帶來福音。

參考文獻：

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3.   ParkH J, Lee S Y, Lee C S, et al. The Nuss procedure for pectus excavatum:evolution of techniques and early results on 322 patients.[J]. Annals ofThoracic Surgery, 2004, 77(1):289-295.