Ортопедические устройства — это внешние медицинские устройства, созданные для лечения или поддержки мышечных или скелетных деформаций. В дополнение к обеспечению комфорта и поддержки, они могут помогать в подвижности или восстановлении, помогать облегчать боль и предотвращать развитие более постоянных проблем.
Некоторые примеры распространенных ортопедических устройств включают:
- Коленные бандажи уменьшают давление и силу на колени во время физической активности.
- Ортезы голеностопного сустава стабилизируют стопу и улучшают походку.
- Ортезы запястья и кисти поддерживают суставы в этих областях и использование конечности.
Сегодня размер рынка ортопедической промышленности составляет приблизительно 6,5 миллиардов долларов, с ожидаемым годовым темпом роста 4,2%. Рост в этой индустрии здравоохранения движется необходимостью улучшить уход за пациентом с помощью индивидуально подогнанных решений. Однако традиционные проблемы включают дискомфорт пациента и проблемы, связанные со здоровьем, вызванные плохой посадкой стандартного решения. Индивидуализация облегчает эти проблемы, позволяя создать решение, подстроенное под пациента, но использование традиционных методов индивидуального производства сопровождается дополнительными затратами и длительными сроками выполнения заказа.
Многие специалисты здравоохранения теперь внедряют 3D-печать в ортопедию, производя индивидуальные ортопедические решения. Следуя проверенным рабочим процессам, 3D-печать может экономить время и ресурсы, позволяя производить ортезы, специфичные для пациента, в рекордные сроки. Из этой статьи вы узнаете, как индивидуальные 3D-печатные ортезы приносят пользу как опыту пациента, так и производственной эффективности.
Как 3D-Печать Совершает Революцию в Ортопедии
Традиционный процесс создания ортезов попал в категорию процедур «работает — не трогай». Характеризуемый высокими затратами труда и времени, традиционные рабочие процессы производят ортезы, которых ожидают пациенты, но с добавленными затратами, указывающими на значительное пространство для улучшения.
Цифровые рабочие процессы для индивидуальных ортезов охватывают новые варианты проектирования, тестирования и производства, чтобы снизить затраты на индивидуализацию и ускорить производственные циклы для более низких сроков выполнения заказа, лучше сидящих устройств и улучшенных результатов для пациентов. Известная своим быстрым производством и относительно доступными процессами, 3D-печать предоставляет заинтересованным сторонам в ортопедической промышленности мощное решение, которое доставляет настраиваемые ортезы быстро и недорого.
Традиционные vs. 3D-Печатные Ортезы
Ортопедические устройства производятся различными способами в зависимости от конечной используемой детали. Традиционные производственные процессы, включая гипсовое литье, литье из пенопласта для слепков, обычную механическую обработку, термоформование и литье из воска, могут использоваться для производства ортезов.
Независимо от того, какие методы используются, основные рабочие процессы можно обобщить следующим образом:
- Карта пациента создается через слепок или отливку, технические чертежи и измерения. Это может занять до одного часа.
- Разработочная модель создается из топографической карты. В зависимости от используемого процесса это может занять от одного до двух часов.
- Модель примеряется и подгоняется, чтобы обеспечить ее посадку на пациента. Этот процесс может включать несколько назначенных встреч, так как в модель вносятся корректировки. Эти встречи могут занимать до нескольких часов в течение нескольких недель в зависимости от плана лечения.
- Наконец, ортез проходит постобработку и отделку для подготовки к использованию.
В течение этого ручного процесса потенциальные ошибки могут накапливаться на каждом этапе рабочего процесса. Ошибки в слепках, неточные измерения и ошибки проектирования могут продлевать и без того длительный процесс, приводя к избыточному ручному труду, extended производственным срокам и дополнительным визитам пациентов. Кроме того, этот ручной рабочий процесс требует специализированного труда в среде, заполненной пылью и химическими испарениями. В общем, это может занять от трех до шести недель, чтобы завершить одну индивидуализацию.
Преимущества 3D-Печати для Ортезов
Высокая степень индивидуализации и персонализации 3D-печатных ортезов предлагает улучшенную биомеханическую точность и комфорт пациента. Эти конструкции подстроены непосредственно под нужды пациента, позволяя обеспечить оптимальное лечение и комфорт.
«Ортезы должны быть построены для человека и должны лечить только симптомы, а не быть стандартизированными решениями, которые помещают их в коробки» - Матей Влашич, aNImaKe
Эффективность и доступность 3D-печатных ортезов делают индивидуально подогнанные решения доступными для большего числа пациентов и выгодными для тех, кто производит ортопедические изделия. После изучения новых рабочих процессов внедрение 3D-печати ортезов постоянно демонстрировало повышение производительности при одновременном снижении затрат.
Экономия Времени: Цифровые рабочие процессы экономят время как для ортезистов, так и для пациентов. Легкие, эффективные рабочие процессы позволяют ортезистам и персоналу тратить меньше времени на создание моделей и постобработку и больше времени на задачи с более высокой ценностью. Для пациентов требуется меньше назначенных встреч для примерок и меньше времени во время встреч требуется для сбора слепков и измерений.
Экономия Затрат: Снижайте производственные, трудовые, материальные, складские и транспортные расходы за счет оцифровки и упрощения вашего рабочего процесса с помощью 3D-печати. При традиционных рабочих процессах требуются дополнительные материалы для снятия слепков и изготовления форм, не говоря уже о хранении всех этих материалов. 3D-печать устраняет необходимость в этом. Кроме того, постобработка 3D-печатных ортезов экономит труд для повышения эффективности.
Упрощенный Рабочий Процесс: Цифровые рабочие процессы менее трудоемки и включают меньше шагов, вырезая целые последовательности ручных процессов, включая несколько визитов пациентов для примерок. Плюс, пакетная печать означает, что несколько ортезов могут быть напечатаны одновременно, в зависимости от размера и изготавливаемых аппаратов.
Улучшенная Логистика: Цифровизация упрощает управление логистикой. 3D-сканирование может быть выполнено где угодно, затем отправлено удаленно для цифрового моделирования и проектирования. После проектирования цифровые файлы могут быть отправлены прямо на принтер — на месте или вне его.
Устойчивость: С цифровым рабочим процессом требуется гораздо меньше сырья для производства конечного продукта, так как создание физической модели или реплики устраняется. Селективное лазерное спекание (SLS) 3D-печать, используемая для производства нескольких типов ортезов, позволяет перерабатывать порошок в следующую сборку для сокращения или даже устранения отходов. В отличие от традиционных методов производства, где модели и пластмассы должны утилизироваться, 3D-печать минимизирует отходы и сокращает использование агрессивных химикатов.
Применения 3D-Печатных Ортезов
Ортезы доступны для лечения различных проблем. Различия в размере и форме анатомии пациента плюс требования ортеза означают, что стандартные ортезы могут быть неудобными и плохо сидящими, что может влиять на изнашиваемость и эффективность, и даже вызывать вторичные проблемы. Стандартные ортезы традиционно дешевле индивидуальных решений из-за массового производства унифицированных размеров. Однако это достигается за счет комфорта пациента и, часто, эффективности. Поэтому индивидуальные ортезы необходимы для ряда ключевых применений, включая следующие.
Стельки: Ортопедические стельки или ортезы для стопы вставляются в обувь для обеспечения поддержки. Они могут корректировать проблемы, связанные со стопой, и уменьшать боль. Тем, кто страдает от боли или дискомфорта из-за бурсита, артрита, высоких сводов стопы или подошвенного фасциита, могут быть прописаны ортопедические стельки.
Ортезы Запястья и Кисти: Ортезы для запястья и кисти обездвиживают суставы для лечения определенных проблем, включая переломы, артрит, травмы связок, кожные трансплантаты, деформации, тендинит и растяжения. Ортез может быть ограничен только большим пальцем или пальцами, кистью или охватывать всю нижнюю часть руки, в зависимости от плана лечения.
Ортезы Голеностопного Сустава: Чтобы помочь в подвижности пациентов с моторным контролем нижних конечностей, могут быть прописаны ортезы голеностопного сустава (AFO) для коррекции положения или обеспечения поддержки. Эти условия могут возникать из-за различных неврологических и опорно-двигательных расстройств, включая инсульт, церебральный паралич и рассеянный склероз, и затрагивают людей всех возрастов.
Краниальные Ремоделирующие Шлемы: Эти ортезы представляют собой шлемоподобные устройства для младенцев до 18 месяцев с плагиоцефалией, или деформированными головами (чаще всего вызванными слишком долгим лежанием на спине) и служат для коррекции и защиты головы. Порошок Nylon 11, напечатанный с использованием селективного лазерного спекания (SLS) 3D-принтера Fuse 1+ 30W, может быть использован для жесткого внешнего компонента. Внутри порошок TPU 90A может быть использован для амортизирующего слоя.
Маски для Защиты Носа: Маски для защиты носа или лица часто прописываются после переломов носа или другой лицевой анатомии. SLS 3D-печать порошка Nylon 11 может быть использована для печати масок для защиты носа. Прозрачные маски, часто запрашиваемые по эстетическим причинам, могут быть напечатаны с помощью стереолитографии (SLA) 3D-печати. Если печатать с SLA, Biomed Durable Resin является прозрачным, ударопрочным вариантом для SLA 3D-принтеров Form 3+/3L.
Цифровые Рабочие Процессы для Создания Индивидуальных Ортезов с Помощью 3D-Печати
Создание индивидуальных ортезов с использованием 3D-печати требует 3D-сканера, программного обеспечения CAD и 3D-принтера с совместимым материалом. Существует ряд вариантов для каждого в зависимости от типа ортеза, объема производства, предполагаемого использования, рабочего процесса, пространства и первоначальных инвестиций. Однако использование 3D-печати для создания индивидуальных ортезов теперь более доступно, чем когда-либо.
1. Сканирование
Первый шаг в создании 3D-печатных ортезов — это захват изображения или сканирование конкретной анатомии пациента. Эти анатомические данные затем переводятся в цифровую 3D-модель, которая может быть использована для проектирования ортеза.
По сравнению с традиционными процессами снятия слепков и формования моделей, 3D-сканирование обеспечивает высокую точность, увеличенную скорость захвата, сокращение ручного труда и гибкость при выборе мест захвата. Существует ряд производителей цифровых сканеров, которые предлагают решения для создания 3D-печатных ортезов. 3D-сканеры для ортопедических применений охватывают широкий диапазон цен и технологий, включая LiDAR, нагрузочную КТ-томографию, инфракрасное излучение и лазер. Узнайте больше о доступных вариантах, специально для ортопедических стелек, в этом руководстве.
2. Цифровое Моделирование
После того как сканирование захватило требуемые данные, необходимо разработать точную модель с использованием программного обеспечения CAD или CAM. Для проектирования в зависимости от конкретного применения могут использоваться различные модели программного обеспечения, доступные от нескольких поставщиков. Сосредоточенные на точности, простоте использования и индивидуализации, некоторые из этих программ позволяют спроектировать ортез за считанные минуты. Чтобы узнать больше о различных программах CAD, доступных для конкретного проектирования ортопедических стелек, прочитайте наше руководство.
В большинстве случаев полученные данные должны быть модифицированы с помощью ремонта сетки для разработки 3D-печатаемых моделей для следующего этапа процесса индивидуализации. После завершения проектирования оно сохраняется как файл .STL, .OBJ или .3MF и импортируется в программное обеспечение для подготовки к печати, такое как PreForm.
Чтобы оптимизировать рабочий процесс, несколько ортопедических устройств могут быть напечатаны за одну сборку в зависимости от размера и ориентации устройств.
3. 3D-Печать Ортезов
Ортопедические и медицинские службы могут воспользоваться разнообразной доступной технологией 3D-печати для производства готовых изделий. Применение конечной используемой детали, ее размер, объем производства и сложность дизайна являются одними из важных критериев, которые следует учитывать при выборе технологии печати.
Для 3D-печатных индивидуальных ортезов SLS 3D-печать является качественным, экономически эффективным решением. SLS-принтеры имеют возможность печатать несколько устройств за одну партию печати и имеют широкий спектр биосовместимых материалов, включая как гибкие, так и жесткие варианты. С SLS возможно производить прочные ортезы и сложные геометрии с высокой точностью. В отличие от других типов 3D-печати, SLS не требует опорных структур и имеет простой сквозной рабочий процесс от настройки до готовых деталей.
Multi Jet Fusion (MJF) 3D-печать является альтернативой SLS. Хотя она производит высококачественные детали, она имеет гораздо более высокие первоначальные инвестиционные затраты, чем SLS, что означает, что она доступна только для самых крупных ортопедических лабораторий и производителей.
Для некоторых применений, включая внутренние части краниальных формовочных шлемов или когда требуется прозрачная маска для защиты носа, часто используется SLA 3D-печать. Наконец, моделирование методом наплавления (FDM) — это недорогая технология 3D-печати, которая может использоваться для прототипирования, но не обладает прочностью, необходимой для ортезов конечного использования.
Выбор Материала для 3D-Печати Ортезов
При выборе материалов для 3D-ортезов, напечатанных с помощью SLS, следует учитывать определенные свойства в зависимости от применения и потребностей пациента, включая долговечность, гибкость, эластичность и жесткость. Два материала в библиотеке материалов Formlabs, TPU 90A Powder и Nylon 11 Powder, идеально подходят для производства ортезов.
TPU 90A Powder — это гибкий эластомер, сочетающий высокую прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве резиновых материалов со свободой проектирования и долговечностью SLS 3D-печати. TPU, или термополиуретан, является широко используемым эластомерным термопластом. В ортопедии этот безопасный для кожи материал часто используется для следующего:
- Прототипы медицинских устройств и медицинские устройства и компоненты конечного использования
- Ортопедические прокладки и гнезда
- Носимые устройства
- Краниальные ремоделирующие шлемы
Nylon 11 Powder — идеальный материал для печати жестких ортезов с высокой пластичностью и долгосрочной стабильностью, включая основания стелек. Кроме того, детали, напечатанные из Nylon 11 Powder, являются экологически стабильными, поглощая очень мало влаги и обладая устойчивостью к свету, нагреву и химикатам. Сертифицированный как биосовместимый, ортезы, напечатанные из Nylon 11, могут контактировать с кожей, что делает его идеальным для масок защиты носа. Этот прочный, безопасный для кожи материал часто используется для следующих ортезов и медицинских устройств:
- Спортивные и корректирующие стельки
- Ортезы голеностопного сустава
- Маски для защиты носа
- Шины
- Прототипы медицинских устройств и медицинские устройства и компоненты конечного использования
Чтобы продемонстрировать устойчивость Nylon 11 Powder, стельки Formlabs, напечатанные из него, были сравнены с традиционно изготовленными полипропиленовыми стельками. Стельки Formlabs продемонстрировали выдающуюся долговечность и устойчивость к интенсивному использованию, сохраняя при этом постоянную жесткость. В динамическом тесте на изгиб в трех точках стельки Formlabs, напечатанные из Nylon 11 Powder, выдержали эквивалент 10 959 шагов в день в течение 365 дней, что far превышает количество шагов, пройденных средним взрослым. Чтобы увидеть полные результаты анализа механической производительности, загрузите белую книгу.
4. Отделка и Постобработка
3D-печатные ортезы требуют постобработки, и они также часто собираются с готовыми компонентами, такими как покрытия и прокладки. Рабочие процессы постобработки варьируются в зависимости как от типа печати, так и от желаемой отделки. Ремни, амортизация и ткань также могут быть добавлены в зависимости от требований к конечному ортезу.
Ортезы, напечатанные с помощью SLA, промываются в изопропиловом спирте перед удалением напечатанных опор. Отпечатки затем отверждаются в течение установленного времени в зависимости от смолы, использованной для печати. Изучите полные направления постобработки для SLA-принтеров Form 3+/3BL здесь.
Для SLS 3D-печати и с Fuse 1+ 30W, Fuse Sift предлагает комплексную систему управления порошком, которая может проветривать и просеивать порошок. Готовые детали выходят из Fuse Sift со слегка шероховатой поверхностью, идеальной для склеивания добавок и нанесения покрытий, которые могут быть добавлены для создания конечного продукта.
Для полностью автоматизированного решения для очистки и полировки Fuse Blast позволяет производить автоматическую или ручную очистку, при этом автоматическая очистка обеспечивает детали, чистые на ощупь, всего за 10 минут. Автоматическая функция полностью автоматизирована и включает предварительно запрограммированные сценарии для еще большего упрощения производства. Дополнительная функция полировки также может доводить детали до гладкой отделки.
Для ортезов, требующих гладкой поверхности, паровая полировка является common этапом постобработки для деталей, напечатанных на SLS, который может улучшить пористость и уменьшить шероховатость. Паровая полировка также значительно уменьшает поверхностное трение, которое могут чувствовать пациенты, носящие ортопедические устройства. Этот химический процесс включает воздействие на поверхность детали, напечатанной на SLS, пара растворителя. С помощью паровой полировки детали SLS могут достичь качества поверхности и долговечности, comparable с литыми под давлением деталями, не говоря уже о сокращении роста бактерий и поглощения влаги.
Начните Работу с 3D-Печатью Ортезов
3D-печать совершила революцию в дизайне ортезов, позволяя производить ортезы, специфичные для пациента, с оптимизированными рабочими процессами, которые экономят время и ресурсы. Для пациентов это означает меньше назначенных встреч, быстрые сроки выполнения и точную индивидуализацию для повышенного комфорта — все по более низкой цене, чем традиционные методы производства индивидуальных ортезов. Для ортезистов и производителей 3D рабочие процессы экономят время и ресурсы, одновременно обеспечивая более комфортную рабочую среду.
SLS 3D-печать доказала свою надежность и эффективность как метод изготовления ортезов, и SLS-принтер Formlabs Fuse 1+ 30W сочетает промышленную мощность с доступным и доступным рабочим процессом. Как компактный SLS-принтер, footprint Fuse 1+ 30W может легко вписаться в существующее производственное пространство. Кроме того, библиотека материалов Fuse 1+ 30W включает Nylon 11 Powder, прочный, гибкий материал, который имитирует свойства материалов текущих ортезов конечного использования, и TPU 90A Powder, эластичный, безопасный для кожи материал.
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!
+7 (952) 243-77-75 I 01@titan-3d.ru I www.titan-3d.ru