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数字技术革新了矫形和假肢的设计和制造

发布时间：2024/06/14
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【概要描述】乌尔姆应用科学大学和哈斯勒医疗用品商店利用Oqton Freeform软件将假肢和矫形器的设计数字化。

矫形和假肢（O&P）行业是最后一个由手工工艺主导的行业之一。但是随着3D打印和专用建模工具的出现，一场数字革命开启了帮助改善患者生活的新可能性。

胡斯勒医疗用品商店与德国乌尔姆应用科学大学生物力学研究小组和Geomagic partner合作安东尼乌斯·科斯特定义新的数字流程。他们选择的工具是自由形态有机3D设计软件以及3D系统的触觉设备。

Freeform中的Dynabot自动化工具可帮助他们简化和加速建模过程，使他们能够精确地重现合身的矫形器和假肢。

Freeform提供的选项和工具与矫形师和修复师在石膏室中的选项和工具相同。

结合工艺和研究

胡斯勒是德国南部一家著名的医疗用品商店。它于1916年由托马斯·奥斯特勒创建，是乌尔姆要塞主要军事医院的专业车间。从一开始，奥斯特勒就重视与医学科学的合作，并在医院车间工作。

1984年，哈斯勒在哈佛大学开设了一个临床工作室乌尔姆大学和康复诊所（RKU）加强医学科学和研究之间的联系。

哈斯勒不仅仅是一家普通的医疗用品商店。胡斯勒矫形师和修复师与乌尔姆应用科学大学密切合作，医学工程和生物机电专家菲利克斯·卡潘尼博士在该大学工作和开展研究。Steffen Matyssek是卡潘尼教授的前研究助理，负责哈斯勒研发部门。除了指导学士和硕士论文，Matyssek还将研究与商业实施联系起来。

了解传统的O&P制造工作流程

制造定制矫形器和假肢的矫形器师和假肢师面临两大挑战:首先，生产正确的功能并适合患者的体型和力量比例；其次，开发一种人体界面，该界面可以传递和吸收力而不会引起擦伤或类似刺激。

“矫形器和假肢的制造需要大量手工技艺，”Matyssek说。“然而，随着数字化的发展，我们的职业和可能性正在发生根本性的变化。由于矫形师和修复师的工作需要高度的体力劳动和经验，几乎不可能完全复制良好的结果；第二个假肢将与第一个有点不同。”

将部分流程数字化提供了一种消除不必要偏差的方法。Matyssek预测，3D打印未来也将在O&P职业中发挥重要作用:“显然，3D数字模型对此是必要的。”

数字化开启新的可能性

据卡潘尼教授博士称，来自大学和其他来源的初创公司已经使用数字工具来快速生产负担得起的定制设备。“今天，传统的O&P市场通常局限于一个区域市场；数字化将打开这一边界。为了为未来做好准备，O&P公司必须投资于数字工具。”

生产假肢的传统工作流程从用石膏模制身体部位开始。根据Matyssek的说法，这种方法比直接3D扫描患者肢体保持了一些优势。

“乍一看，从数字数据开始似乎合乎逻辑，但3D扫描仅代表放松肢体的几何形状。通过首先使用石膏，我们可以压缩较软的区域，类似于最终假肢的效果。Matyssek说:“我们还可以直接在石膏模型中纠正有缺陷的位置。”

第二步是制作一个正面的几何形状，要么是传统的石膏，要么是使用数字3D数据研磨聚氨酯（PU）泡沫。然后真正的工作开始了。利用经验和解剖学知识，修复师在无需施加压力的区域添加材料，并在需要紧密连接的地方移除材料。然后，这种调整后的几何形状被用作设计假肢的基础。

“这是修复师的手工技能和工艺发挥作用的步骤，”Matyssek说，“这也是修复体贴合性好坏的偏差发生之处。为此，我们正在努力将流程中的这一步骤数字化，以实现可重复的结果，并通过自动化加速建模子任务。3D打印元素为模具制造提供了全新的可能性。”

使用Freeform的Dynabot可以为任何患者定制前足假肢设计。

在自由形式中自动设计数字石膏模型

这种设计的首选工具是带有触觉设备的自由形式。“自由形式提供了与我在石膏房中相同的选项和工具，”Matyssek解释道。“此外，Freeform中的Dynabot宏功能允许我们自动执行重复任务，并为用户提供适合该过程每一步的工具。这样定义的工作流程会自动导致标准化。”

使用Freeform的好处的一个很好的例子来自Alexander Krieger的学士论文，他为失去脚趾或更多前足的患者开发了一种前足假肢鞋。通常，患者会得到一种特殊的鞋或假肢，鞋或假肢的前部填充有泡沫，并允许脚通过弹性鞋底滚动。鞋底的特性必须精确适应患者的体重和行走方式。找到刚性和柔性的正确组合留给了假肢师的经验。

Krieger使用运动分析和有限元（FE）模拟来开发一个规则集，可以为每个患者计算出完美的鞋底。他用Dynabot实现了它。

“这是支持经验较少的自由形式用户的最佳解决方案，”Krieger解释道。“Freeform的Dynabot使我能够为用户的每个子任务提供合适的工具，并指导用户完成整个过程。它会停止以允许用户执行手动建模，并且可以再次启动以进行下一步。不需要用户输入的操作会自动运行，这使得过程更快。”

这就是Krieger的Dynabot如何指导用户创建前足假肢的过程。自由形式的参数建模被广泛使用，用户的输入直接修改假体的几何形状。这是3D打印的基础。当前原型的一个有趣细节是内嵌器，这是患者插入脚的部分。它是使用3D打印模具由硅树脂制成的铸件。假体的其余部分在很大程度上是预先确定的，只有尺寸和刚度适合患者。

将数字化融入教育

卡潘尼教授将教学视为一种义务。“像Freeform这样的数字工具的使用要求用户具有一定的技能，这些技能必须整合到矫形技师的培训中。这一方面包括使用数字设计工具和针对矫形技术定制的设计原则，另一方面包括材料及其生产技术的知识，例如用于3D打印的塑料。”

将数字技术融入O&P工作流程是一项团队工作。Matyssek与其他医疗用品商店、乌尔姆应用科学大学、3D系统和他们的合作伙伴Antonius Koester定义更多的工作流，并将其实施到自由形式的Dynabots中。

“Koester和他的员工在模具制造、自由造型和3D打印方面拥有丰富的经验。当我们陷入困境时，Koester总是知道如何高效地实现我们的目标。他们支持我们的学士和硕士论文，”Matyssek补充道。

缩小工艺和数字化之间的差距

Matyssek总结道，“自由形式是一个真正强大的工具，它提供了我们建模所需的任何自由度。触觉设备提供反馈，并缩小传统工艺和数字模型之间的差距。Dynabots允许我们以自由形式简化丰富的功能，以便在适当的时间为用户提供适当的工具。”

卡潘尼教授看到了对病人的好处。“例如，对于某些矫形器，不需要石膏模型，因为所需的数据是使用3D扫描技术获得的，然后使用基于软件的处理打印出来，”卡潘尼说。“此外，数字化开启了‘构建’以前无法实现的几何图形的可能性，并使它们适应患者的个人愿望。”

“数字技术不会取代我们今天使用的技术，但会补充它们，使我们的工作更有效率。标准化也有助于保持我们产品一贯的高质量。3D打印为我们提供了全新的定制机会。Matyssek总结道:“我们正致力于彻底改变O&P行业，而自由形式是这场革命的重要组成部分和基础。

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数字技术革新了矫形和假肢的设计和制造

分类：产业应用
发布时间：2024-06-14 09:06
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乌尔姆应用科学大学和哈斯勒医疗用品商店利用Oqton Freeform软件将假肢和矫形器的设计数字化。

矫形和假肢（O&P）行业是最后一个由手工工艺主导的行业之一。但是随着3D打印和专用建模工具的出现，一场数字革命开启了帮助改善患者生活的新可能性。

胡斯勒医疗用品商店与德国乌尔姆应用科学大学生物力学研究小组和Geomagic partner合作安东尼乌斯·科斯特定义新的数字流程。他们选择的工具是自由形态有机3D设计软件以及3D系统的触觉设备。

Freeform中的Dynabot自动化工具可帮助他们简化和加速建模过程，使他们能够精确地重现合身的矫形器和假肢。

Freeform提供的选项和工具与矫形师和修复师在石膏室中的选项和工具相同。

结合工艺和研究

胡斯勒是德国南部一家著名的医疗用品商店。它于1916年由托马斯·奥斯特勒创建，是乌尔姆要塞主要军事医院的专业车间。从一开始，奥斯特勒就重视与医学科学的合作，并在医院车间工作。

1984年，哈斯勒在哈佛大学开设了一个临床工作室乌尔姆大学和康复诊所（RKU）加强医学科学和研究之间的联系。

哈斯勒不仅仅是一家普通的医疗用品商店。胡斯勒矫形师和修复师与乌尔姆应用科学大学密切合作，医学工程和生物机电专家菲利克斯·卡潘尼博士在该大学工作和开展研究。Steffen Matyssek是卡潘尼教授的前研究助理，负责哈斯勒研发部门。除了指导学士和硕士论文，Matyssek还将研究与商业实施联系起来。

了解传统的O&P制造工作流程

制造定制矫形器和假肢的矫形器师和假肢师面临两大挑战:首先，生产正确的功能并适合患者的体型和力量比例；其次，开发一种人体界面，该界面可以传递和吸收力而不会引起擦伤或类似刺激。

“矫形器和假肢的制造需要大量手工技艺，”Matyssek说。“然而，随着数字化的发展，我们的职业和可能性正在发生根本性的变化。由于矫形师和修复师的工作需要高度的体力劳动和经验，几乎不可能完全复制良好的结果；第二个假肢将与第一个有点不同。”

将部分流程数字化提供了一种消除不必要偏差的方法。Matyssek预测，3D打印未来也将在O&P职业中发挥重要作用:“显然，3D数字模型对此是必要的。”

数字化开启新的可能性

据卡潘尼教授博士称，来自大学和其他来源的初创公司已经使用数字工具来快速生产负担得起的定制设备。“今天，传统的O&P市场通常局限于一个区域市场；数字化将打开这一边界。为了为未来做好准备，O&P公司必须投资于数字工具。”

生产假肢的传统工作流程从用石膏模制身体部位开始。根据Matyssek的说法，这种方法比直接3D扫描患者肢体保持了一些优势。

“乍一看，从数字数据开始似乎合乎逻辑，但3D扫描仅代表放松肢体的几何形状。通过首先使用石膏，我们可以压缩较软的区域，类似于最终假肢的效果。Matyssek说:“我们还可以直接在石膏模型中纠正有缺陷的位置。”

第二步是制作一个正面的几何形状，要么是传统的石膏，要么是使用数字3D数据研磨聚氨酯（PU）泡沫。然后真正的工作开始了。利用经验和解剖学知识，修复师在无需施加压力的区域添加材料，并在需要紧密连接的地方移除材料。然后，这种调整后的几何形状被用作设计假肢的基础。

“这是修复师的手工技能和工艺发挥作用的步骤，”Matyssek说，“这也是修复体贴合性好坏的偏差发生之处。为此，我们正在努力将流程中的这一步骤数字化，以实现可重复的结果，并通过自动化加速建模子任务。3D打印元素为模具制造提供了全新的可能性。”

使用Freeform的Dynabot可以为任何患者定制前足假肢设计。

在自由形式中自动设计数字石膏模型

这种设计的首选工具是带有触觉设备的自由形式。“自由形式提供了与我在石膏房中相同的选项和工具，”Matyssek解释道。“此外，Freeform中的Dynabot宏功能允许我们自动执行重复任务，并为用户提供适合该过程每一步的工具。这样定义的工作流程会自动导致标准化。”

使用Freeform的好处的一个很好的例子来自Alexander Krieger的学士论文，他为失去脚趾或更多前足的患者开发了一种前足假肢鞋。通常，患者会得到一种特殊的鞋或假肢，鞋或假肢的前部填充有泡沫，并允许脚通过弹性鞋底滚动。鞋底的特性必须精确适应患者的体重和行走方式。找到刚性和柔性的正确组合留给了假肢师的经验。

Krieger使用运动分析和有限元（FE）模拟来开发一个规则集，可以为每个患者计算出完美的鞋底。他用Dynabot实现了它。

“这是支持经验较少的自由形式用户的最佳解决方案，”Krieger解释道。“Freeform的Dynabot使我能够为用户的每个子任务提供合适的工具，并指导用户完成整个过程。它会停止以允许用户执行手动建模，并且可以再次启动以进行下一步。不需要用户输入的操作会自动运行，这使得过程更快。”

这就是Krieger的Dynabot如何指导用户创建前足假肢的过程。自由形式的参数建模被广泛使用，用户的输入直接修改假体的几何形状。这是3D打印的基础。当前原型的一个有趣细节是内嵌器，这是患者插入脚的部分。它是使用3D打印模具由硅树脂制成的铸件。假体的其余部分在很大程度上是预先确定的，只有尺寸和刚度适合患者。

将数字化融入教育

卡潘尼教授将教学视为一种义务。“像Freeform这样的数字工具的使用要求用户具有一定的技能，这些技能必须整合到矫形技师的培训中。这一方面包括使用数字设计工具和针对矫形技术定制的设计原则，另一方面包括材料及其生产技术的知识，例如用于3D打印的塑料。”

将数字技术融入O&P工作流程是一项团队工作。Matyssek与其他医疗用品商店、乌尔姆应用科学大学、3D系统和他们的合作伙伴Antonius Koester定义更多的工作流，并将其实施到自由形式的Dynabots中。

“Koester和他的员工在模具制造、自由造型和3D打印方面拥有丰富的经验。当我们陷入困境时，Koester总是知道如何高效地实现我们的目标。他们支持我们的学士和硕士论文，”Matyssek补充道。

缩小工艺和数字化之间的差距

Matyssek总结道，“自由形式是一个真正强大的工具，它提供了我们建模所需的任何自由度。触觉设备提供反馈，并缩小传统工艺和数字模型之间的差距。Dynabots允许我们以自由形式简化丰富的功能，以便在适当的时间为用户提供适当的工具。”

卡潘尼教授看到了对病人的好处。“例如，对于某些矫形器，不需要石膏模型，因为所需的数据是使用3D扫描技术获得的，然后使用基于软件的处理打印出来，”卡潘尼说。“此外，数字化开启了‘构建’以前无法实现的几何图形的可能性，并使它们适应患者的个人愿望。”

“数字技术不会取代我们今天使用的技术，但会补充它们，使我们的工作更有效率。标准化也有助于保持我们产品一贯的高质量。3D打印为我们提供了全新的定制机会。Matyssek总结道:“我们正致力于彻底改变O&P行业，而自由形式是这场革命的重要组成部分和基础。

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