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3D打印脊柱側(cè)彎矯形器:科技為青少年挺直脊梁

牙科生物醫(yī)療
2025
04/28
14:09
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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)。






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