3D打印脊柱側(cè)彎矯形器：科技為青少年挺直脊梁

來源：九院3D打印中心王金武團(tuán)隊(duì)

脊柱側(cè)彎是指脊柱在三維空間上發(fā)生異常彎曲，通常呈現(xiàn)"C"型或"S"型曲線。在10-18歲的青少年中，特發(fā)性脊柱側(cè)彎（原因不明）最為常見，約占80%的比例。全球約有2-3%的青少年受到不同程度脊柱側(cè)彎的影響，其中女孩的發(fā)病率高于男孩。

輕度側(cè)彎可僅需觀察，定期隨訪，但當(dāng)Cobb角（衡量側(cè)彎程度的指標(biāo)）超過安全范圍時(shí)，通常需要考慮矯形器治療。傳統(tǒng)矯形器雖然有效，但存在體積大、透氣性差、壓力分布不均等問題，導(dǎo)致許多青少年患者依從性不佳。

3D打印技術(shù)如何革新矯形器制作

從掃描到設(shè)計(jì)的數(shù)字化流程

3D打印矯形器的制作始于高精度三維掃描。相比傳統(tǒng)取模使用的石膏繃帶，掃描過程無不適感且精度高。工程師隨后在專業(yè)軟件中設(shè)計(jì)矯形器，根據(jù)醫(yī)生標(biāo)注的施力區(qū)域和釋放區(qū)域，精確計(jì)算所需的壓力分布。智能算法能自動(dòng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在保證支撐力的前提下減少材料用量，使最終產(chǎn)品輕量化。

增材制造的獨(dú)特優(yōu)勢

與傳統(tǒng)減材制造（切削加工）不同，3D打印采用逐層堆積的增材制造技術(shù)。這種工藝帶來三大革命性改變：

結(jié)構(gòu)自由

可制造傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，既減輕重量又保證強(qiáng)度。

梯度硬度

同一矯形器不同區(qū)域可采用不同密度結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)剛?cè)岵?jì)的效果。

精準(zhǔn)適配

完全依據(jù)患者解剖數(shù)據(jù)定制，貼合度達(dá)95%以上。

智能材料的應(yīng)用

現(xiàn)代3D打印矯形器采用熔融沉積技術(shù)（FDM）打印支具，使用聚碳酸酯（PC）等輕質(zhì)材料，具有記憶形變特性。當(dāng)體溫加熱材料時(shí)，矯形器會(huì)輕微軟化以更好貼合身體；冷卻后則恢復(fù)預(yù)設(shè)形狀，持續(xù)提供矯正力。部分高端產(chǎn)品還嵌入傳感器，可監(jiān)測佩戴時(shí)間和壓力分布。

脊柱側(cè)彎矯形器原理

通過三點(diǎn)力系統(tǒng)，對脊柱的變形進(jìn)行矯正，同時(shí)結(jié)合腹壓，增強(qiáng)軀干的支持力，從而減少脊柱及其肌肉、韌帶的縱向負(fù)荷；通過對軀干運(yùn)動(dòng)的限制，利用被動(dòng)和主動(dòng)的矯正力來改變脊柱的對線關(guān)系。

3D打印脊柱側(cè)彎矯形器代表了個(gè)性化醫(yī)療與數(shù)字制造的完美融合。它不僅解決了傳統(tǒng)治療的痛點(diǎn)，更重塑了青少年患者對矯形器的認(rèn)知——從"不得不戴"到"愿意佩戴"。當(dāng)科技既能矯正脊柱，又能呵護(hù)心靈，我們便真正實(shí)現(xiàn)了"以患者為中心"的醫(yī)療革新。

隨著技術(shù)普及和醫(yī)保覆蓋擴(kuò)大，這項(xiàng)創(chuàng)新療法有望惠及更多家庭，讓每個(gè)孩子都能挺直脊梁，自信面對成長的挑戰(zhàn)。