在非洲西部的塞拉利昂,由于事故、烧伤、冲突、先天性异常、严重感染和就医不及时等原因,许多人因此被截肢。再加上缺乏相应的医护服务、训练有素的工作人员或高昂的费用,绝大多数截肢者无法获得假肢等必需的医疗辅具。

2018年,来自荷兰顶尖工科大学University of Twente(特温特大学)的技术医学专家,与荷兰一流的医科大学Radboud University(拉德堡德大学,也叫奈梅亨大学)的医学中心3D实验室团队,双方合作在塞拉利昂的Masanga医院建立了3D实验室。

3D实验室配置了先临三维公司捐赠的EinScan Pro+和EinScan Pro 2X Plus手持式3D扫描仪,以及Ultimaker 公司捐赠的3D打印机,在医学专家主导下,发起了一个“3D Sierra Leone”项目。

“3D Sierra Leone”项目的关键词有三个:关爱、研究、可持续性。而该项目的目标,就是找到一种可行性方案,即如何在医疗资源有限的环境下,通过使用手持3D扫描仪和3D打印机等新型工具,设计和制造用于特定病人的医疗辅助器具,如假肢、支架或夹板。

关爱

许多截肢者由于无法轻易融入社交生活,造成了不安全感、抑郁等心理问题。

项目组团队与塞拉利昂当地的理疗师和假肢专家建立联系,通过文化交流、医学和技术领域的知识融通,形成了合作伙伴关系。他们探讨,如何通过一种简便高效、成本合理的医疗帮助,让截肢者能够更好地融入社会与其他人,并重拾信心。

(塞拉利昂当地的木头材质假肢)

“我们现在制造假肢所需的材料成本约为85欧元,而患者只需要支付15欧元即可获得定制假体。然而15欧元对于许多人来说也是一个相当大的挑战。因此,在不久的将来,我们将进一步调查如何使假肢更加便宜。”Merel van der Stelt,3D Sierra Leone项目的发起人之一。

研究

在3D Sierra Leone项目建立前,项目团队就已经测试过3D扫描和3D打印技术在医疗辅具定制上的能力。在随后的一年多里,他们在塞拉利昂为许多截肢者、烧伤疤痕患者、畸形患者等提供了辅具定制服务。

Merel对3D扫描和3D打印技术的高效执行能力非常满意,她说:“制作3D打印假体可以做得很快。扫描病人的肢体只需要20分钟,这里包括了3D扫描仪的准备和病人临床检查的时间。然后使用三维CAD软件完成假体的设计。随后,3D打印假体需要16至20小时。在此之后,我们可以根据假体的部位设计表面效果,比如使假体看起来像一条真正的腿。”

(3D定制的下肢假体使用情况随访观察)

随访则在辅具使用后3至4周进行,以调查这些假体、支具的质量和作用,并完成病人问卷。

可持续性

这样的项目想要具有可持续性,意味着所设计定制的假肢必须是当地居民能够负担得起的,并且未来该项目可以由当地居民自己操作进行。

为此,必须使假肢的制作过程尽可能标准化和简便化。此外,项目研究者今后必须持续监测患者,以收集数据并证明其可持续性。

Throy是当地Masanga医院的理疗师,他在短时间内学会使用EinScan Pro系列3D扫描仪。

项目成果

2020年4月1日,《美国热带医学与卫生杂志》(The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene)第102卷第4期第905-909页,专文刊登了该项目的研究成果。经过当事人及其家庭的认可与授权,文中还记载了“3D Sierra Leone”项目的4个案例。

案例1:全臂假肢

患者是一位十几岁的小伙子,他因为一次跌倒事故导致骨折,后来手臂感染坏死,最终失去了手臂。

这个案例中,EinScan Pro +扫描仪为团队提供了很大的帮助。工作人员通过扫描患者左右两边的手臂,不仅获得了左臂肩关节的状态,而且让设计师能够快速通过“镜像”功能,把完好的右臂数据“衔接”到左臂上。

3D打印后的假肢,主要用作审美目的,尤其是当他上学的时候,小伙子变得更加自信。

案例2:手臂假肢

患者是一位家庭主妇,她因为蛇咬伤失去了半个手臂。

为她定制假肢的过程,也同样运用到了3D扫描和3D打印技术。这个假肢,除了一定的装饰作用,而且可以辅助使用者完好的右手完成烹饪等家务活动。

案例3:烧伤瘢痕抑制夹板

有多个孩子因为严重烧伤,损伤的皮肤生成了瘢痕。这样的瘢痕如果不加以正确的治疗,往往会因为过度增生而形成增生性瘢痕或瘢痕疙瘩。增生性瘢痕不仅会破坏容貌外观,而且可导致功能障碍,从而影响生活质量,给患者带来极大的心理压力。

上图这样的瘢痕抑制夹板,是3D扫描病患的身体数据后3D打印定制的,以尽可能贴合瘢痕部位的皮肤,以外力压迫的方式达到瘢痕增长抑制和定向的作用。

案例4:正畸支架

一个孩子的背部存在比较严重的畸形问题,已经影响到他的行动与生活。

为了达到逐步矫正治疗的目的,工作人员需要定期为他进行3D扫描,根据新的形体状态重新设计定制一个新的矫形支架。工作人员将持续跟进该病例并提供帮助。

惠及更多人

在2020年一季度,3D Sierra Leone项目聚焦在小腿假肢的制作上,成功帮助7位截肢者完成了下肢假体的定制。

“几个月后我们会做一个长期的随访。如果假体成功,我们将在不久的将来制造更多这样的假体。”Merel对此充满信心。

3D数字化-智能设计-3D打印

为塞拉利昂患者设计和制造定制假体的过程,与先临三维的“3D数字化-智能设计-3D打印”解决方案完全一致。我们自豪地看到3D Sierra Leone项目团队能够将先临三维的高效率3D数字扫描技术很好地纳入他们的工作流程,为更多需要帮助的人提供精准的治疗和人性化的服务。

—— 先临三维CEO 李涛