吴思祥
南宁矫康医疗科技有限公司 广西南宁530000
摘要：在我国科技水平不断提升的影响下，打印技术也得到快速发展与提高，设计灵活性和个性化定制能力越来越强大，其应用范围也越来越广泛，目前已经延伸至假肢矫形器领域，假肢矫形器是医学和康复医学快速提高的产物，在假肢矫形器制造过程中，对不同打印技术及相关材料的选用，能够满足不同患者的需求，为患者提供更大便利。下面的文章首先着眼于假肢矫形器发展的新需求，然后针对打印技术及材料，在假肢矫形器领域的应用进行全面分析。
关键词：打印技术及材料；假肢矫形器；技术应用
引言
现代社会中，人们的经济水平有了大幅度提升，在生活品质方面的要求也越来越高，因此假肢矫形器受到残疾人士和行动不便人员的青睐，这在一定程度上推动了假肢矫形器行业的发展，要想更好的满足患者不断多元化与个性化的需求，假肢矫形器制造企业就需要通过有效措施切实提高自身的假肢矫形器制造能力，而打印技术能够充分满足假肢矫形器的个性化定制要求，所以很有必要针对打印技术及材料在假肢矫形器领域的应用进行深入分析，以便有效提升假肢矫形器制造水平。
1假肢矫形器发展的新要求
随着经济和科技水平的发展，假肢矫形器成为了残疾人和行动不便人士的首要选择，假肢矫形器行业也随之得到了很大的发展，使用者对于假肢矫形器的要求也在这一背景下发生了很大的变化。具体体现在以下五个方面，一是定制化需求更高，使用者不再满足于通用式的假肢矫形器，更为需要专属的假肢矫形器。二是材质要求变高，相对于沉重、不透气的假肢矫形器，使用者更需要轻便透气的产品。三是产品外观要求变高，使用者对于产品的美观度要求日益增加。四是功能多样性需求变高，除了基本功能之外，假肢矫形器的一些附属功能成为了使用者的又一新要求。五是假肢矫形器的使用时限要求变高，特别是对于未成年使用者，产品能否适应其生长需求，也成为了使用者评价假肢矫形器好坏的一个标准。
2打印技术及材料在假肢矫形器领域的应用
2.1选择性激光烧结（SLS）技术及材料在假肢矫形器领域的应用
SLS技术采用计算机建模技术进行模型设计，以粉末材料作为原料，通过红外激光对原料进行加热烧结，利用离散/堆积原理，最终完成模型的实物构造。一般来说，SLS技术选用的原料可分为金属和非金属两种，金属材料包括钛合金等合金材料，非金属则主要采用聚乙烯等热塑性塑料材料。原料的选择需满足可塑性条件，且材料的稳定性相对较好。从目前假肢矫形器的材料来看，钛合金材料是假肢矫形器行业的首选材料，因其具有较好的生物相容性，不易引起皮肤过敏、机体排异等不良反应。而且钛合金材料质量相对较轻，能够满足使用者的基本需求。目前，以钛合金为原料的假肢矫形器主要应用于假肢关节、脊柱矫形内固定系统及辅助器具外壳等产品中。瑞士某公司就利用钛合金材料质量轻薄且强度较高的特点设计了一款助听器，实现了助听器整体质量和体积的减小，受到了广泛推崇。此外，随着材料行业的发展，可供假肢矫形器行业选择的原料也更为丰富，尼龙玻纤、尼龙碳纤维等新型材料成为了假肢矫形器行业的选择。我国湖北省康复辅具技术中心率先实现了SLS技术与新材料的结合使用，成功利用3D打印技术实现了假肢、义鼻以及仿生脚等产品的制造，而且获得了较好的应用效果。满足了使用者对于假肢矫形器的新要求。国外某公司更是利用尼龙碳纤维材料的高可塑性特点，结合3D打印技术实现了可调整型假肢矫形器的设计和生产，能够满足使用者对于产品的小幅度调整需求。
2.2熔融沉积制造（FDM）技术及材料在假肢矫形器领域的应用
FDM技术同样利用计算机建模技术进行模型设计。但是与SLS技术不同的是，FDM技术选用半流动材料，利用热熔喷嘴进行模型定型。整个模型的构造过程采用分层沉积的构建方法，最终形成整个模型或零件。另外，在材料选择上，FDM技术选用的材料为线材，主要包括聚氨酯弹性体橡胶和ABS塑料等，这类材料均具有较好的热塑性，能够通过加热等方式形成半流动状态，满足FDM技术的材料需求。聚氨酯弹性体橡胶除了具有较好的热塑性之外，在保暖和透湿方面的性能同样较为突出，因此广泛应用与矫形鞋垫的制作中。国外某公司利用聚氨酯弹性体橡胶的这些突出特点，设计了一款矫形鞋垫，通过相关的力学分析设计，实现了帮助使用者减缓足底压力的功能。而ABS材料具有较好的热稳定性，同时在美观度上表现的较为突出，因此广泛应用于四肢矫形器的设计中，能够很好的满足使用者的美观度需求。波兰某校研究生就利用3D打印技术，使用ABS材料实现了手指矫形器的制造，成功的帮助一名四肢麻痹症患者实现了手部功能。我国某康复辅具技术中心也通过这一技术，实现了假肢接受腔的设计制造，满足了生物力学方面的性能要求，成功的生产出了使用者的专属化产品。
2.3多射流熔融烧结（MJF）技术及材料在假肢矫形器领域的应用
MJF技术相比于SLS技术和FDM技术，其产品在强度和外观纹理实现上表现较为突出，具有很好的美观度和耐用度。利用MJF技术进行假肢矫形器制造的过程，需要使用到两个喷墨组件，一个用于材料打印，另一个则用于外表的喷涂和融合工作。简单来说，MJF技术采用先铺设材料后热熔定性的步骤进行产品生产，能够很好的保证产品的边缘精度。利用MJF技术进行的假肢矫形器制造，多选用尼龙材料为主要原料。黑格科技公司利用MJF技术，使用尼龙材料设计实现了一款手腕矫形器，能够根据使用者的实际情况进行定制化设计，基本实现了使用者的手部功能。另外，国内外多家企业实现了利用MJF技术进行脚型鞋垫的制造，可根据使用者的足部特征进行定制化设计，为使用者的行走带来了方便。黑格科技公司使用ＰＡ1２材料，利用ＭＪＦ工艺，研发设计了腕手固定矫形器。它可根据不同患者手指关节进行定制，利用指背和腕部三点受力进行活动。同时设计出３ｄ个性化定制矫形球，满足不同患者的拿捏抓握力度和空间，助于患者康复。矫形鞋垫制造商ｉＯｒｔｈｏｔｉｃｓ，使用ＰＡ材料，采用ＭＪＦ技术为患者提供定制矫形鞋垫，通过对患者足底的扫描最大程度的实现了个性化定制，同时无需再进行传统的石膏取型工序，提高了生产效率。上海交通大学附属第九人民医院也使用此技术及材料，配合全套取样设计系统，实现矫形鞋垫的快速３ｄ打印。
结束语：就当前而言，我国的打印技术正处在高速发展阶段，通过打印技术所具备的设计灵活性和支持复杂件成形等技术优势可以预测，假肢矫形器领域对于打印技术及材料的应用将会越来越广泛，因此，相关人员应进一步加强打印技术及材料，在假肢矫形器领域应用的分析研究，以便为打印技术及材料在假肢矫形器领域的发展铺平道路。
参考文献
[1]孙祁,张一弛. 3d打印技术及材料在假肢矫形器领域的应用[J]. 技术与市场,2020,27(10):38-39. DOI:10.3969/j.issn.1006-8554.2020.10.011.
[2]熊宝林,周大伟,徐静,等. 3D打印在假肢矫形器技术领域的应用前景初探[J]. 中国康复,2018,33(6):523-525.
[3]胡航帆,周娅,陈茉弦,等. 3D打印在假肢矫形器领域中的应用与发展[J]. 中国康复医学杂志,2020,35(2):233-237.
[4]张平. 试析3D打印在假肢矫形器技术领域的应用[J]. 科技创新与应用,2020(10):172-173.