挑戰：一位具創(chuàng )新意識的假體制作專(zhuān)家想找一條途徑，為截肢者殘肢模具和其他物品快速進(jìn)行毫米級精度的3D測量，確保3D打印的Quatro假體貼合，一鳴驚人。

解決方案：Artec Eva, Artec Studio, Geomagic Freeform, HP Jet Fusion 4200

效果：手持式三維掃描儀Artec Eva，短短幾分鐘就完成了患者殘肢、模具、接受腔的亞毫米級彩色3D掃描。隨后，掃描數據通過(guò)Artec Studio軟件處理，約30分到1小時(shí)后，數據被導出至Geomagic Freeform，以Artec Eva掃描為參照，雕刻定制Quatro假肢。

用Artec Eva掃描Rustin Hughes的Quatro假肢

Rustin Hughes美國陸軍老兵退役后，成為了一名MMA格斗選手。他因惡性血栓而失去了右腿，但他并沒(méi)有消極對待。

他總是激情昂揚地走進(jìn)退伍軍人醫院的康復訓練營(yíng)，日復一日，從不間斷。不久，他就可以擺脫輪椅重新站了起來(lái)，其中一條腿還是假肢。

但是，據Hughes自己描述，第一條假肢“太糟糕了，就像綁著(zhù)一個(gè)19升的水桶?！?

這就是一個(gè)截肢患者常用的吸著(zhù)式接受腔，這條假腿一直不合身，由于Hughes的殘肢一天下來(lái)會(huì )略微變小，那么一天下來(lái)，假肢就會(huì )松動(dòng)。

也就是說(shuō)，Hughes一天要多次調整這條腿，還得經(jīng)常在接受腔里放一兩只襪子，保證假肢貼合。

總之，這個(gè)過(guò)程很麻煩，還得花上近10分鐘，所以Hughes幾乎不可能參加體育賽事，因為比賽只有1分鐘休息時(shí)間。

可以倒下，但不出局

對截肢患者而言，特別是對身體素質(zhì)要求很高的人來(lái)說(shuō)，假肢松動(dòng)不僅不舒服，而且還有安全隱患。好幾次，Hughes盡全力走在街上時(shí)，他新裝上的假肢松動(dòng)脫落了。

Hughes飽受折磨，深陷痛苦，他面對的未來(lái)充滿(mǎn)不確定，原定的計劃和夢(mèng)想變得遙不可及，但他不愿放棄。

他始終在尋找一位專(zhuān)家，能給出不一樣的回答，提供個(gè)性化的服務(wù)。而這時(shí)，他遇到了科羅拉多溫莎市Quorum Prosthetics的首席執行官Joe Johnson。

Joe Johnson（左）和Rustin Hughes拿著(zhù)一個(gè)全新的Quatro和腳套

Hughes說(shuō)道：“Joe也是一位截肢患者，他對我的經(jīng)歷和感受再清楚不過(guò)了，他也明白我需要得到何種幫助?！?

Johnson和他Quorum的團隊當天就為Hughes制作了一個(gè)測試接受腔?！八麄兡翘焱Ｏ铝耸掷锏氖?，立刻幫助了我，”Hughes回憶道。

數天后，戴上第一個(gè)碳纖維Quorum Quatro假肢時(shí)，Hughes表示：“反差太明顯了，這條新的左腿就像我身體的一部分，很貼合。從此以后，我的活動(dòng)能力上了一個(gè)新臺階?！?

Quatro帶回掌控感

雖然有些接受腔也有必要的骨骼穩固功能，能達到高水平運動(dòng)狀態(tài)，但只有Quatro和縱向壓縮結合了起來(lái)。這樣一來(lái)，穩固安全的接受腔能給用戶(hù)帶來(lái)很多便利，同時(shí)，仍然可以根據肢體大小的變化來(lái)調整。

Quatro更大、更輕、更光滑，接受腔可以在短短20秒內自由調節，全天候隨時(shí)可調，無(wú)論是對運動(dòng)競技選手，還是各年齡段的好動(dòng)人士，都可謂是理想之選。

Hughes正在調整Quatro的位置

每一款Quatro都是完全根據患者需求打造的，包括配件、設計、色彩的選擇，同時(shí)，價(jià)位也和市面上其他熱門(mén)假肢相當。

于是，Quatro在全國逐漸增多的患者群體中，理所應當成為了備受關(guān)注的寵兒——它幫大家找回了久違的行動(dòng)能力。

Hughes說(shuō)道：“很長(cháng)一段時(shí)間，很多事情都失控了。但現在，我可以隨時(shí)收緊接受腔。貼合的假肢給予我力量，我又在關(guān)鍵時(shí)刻找回了掌控感?！?

Rustin Hughes和Quorum的Joe Johnson進(jìn)行拳擊手靶訓練

“貼身是王道”

但是，為了一開(kāi)始就能很貼合，就必須為每一位患者單獨設計假肢。

Quorum Prosthetics研發(fā)工程師兼總監Sean McClure表示：“貼不貼身代表一切，，無(wú)論患者處于何種運動(dòng)強度，是悠然閑適，還是劇烈運動(dòng)，都要保證全天舒適。而我們的做法就是借助Artec Eva完成三維掃描?！?

在發(fā)現Eva之前，Quorum采用傳統方式，即用石膏為患者殘肢鑄模。

McClure對此評價(jià)道：“這種方式很混亂，又很耗時(shí)，從沒(méi)給任何一位患者留下好過(guò)印象。整個(gè)流程需要8小時(shí)以上，而且還要用到大量的耗材和工具?！?

Eva掃描的殘肢模具（Artec Studio截圖）

他們對傳統方式的最終效果并不滿(mǎn)意，于是開(kāi)始嘗試三維掃描。但試用了幾臺低價(jià)三維掃描儀后，他們變得十分沮喪。

所采集的數據，無(wú)論是準確度還是分辨率，都遠遠低于Quorum的標準，而且掃描儀也無(wú)法掃描石膏模型或接受腔的內部區域。

McClure無(wú)奈地表示：“盡管我們不斷嘗試，但還是無(wú)法修飾清理這些數據，無(wú)法生成高質(zhì)量文件用于CAD，設計貼身又好用的成品更是無(wú)從談起?！?

搜尋三維掃描儀

當Joe Johnson向科羅拉多大學(xué)安楚醫學(xué)校的Cory Christiansen博士提到團隊面臨的困境時(shí)，博士推薦他們聯(lián)系埃太科在丹佛市的金牌授權經(jīng)銷(xiāo)商Reality 3D，他們在修復、假肢等醫療相關(guān)應用方面具有多年經(jīng)驗。

不久，Johnson和McClure見(jiàn)到了Reality 3D的Matt Filkins，他向兩位推薦了Artec Eva。

Artec Eva

多年來(lái)，Artec Eva已經(jīng)成為修復師和許多醫療工作者的首選，這并非毫無(wú)緣由。Eva一次次證明了自己采集各類(lèi)平面的實(shí)力，特別是人體掃描，精度可達亞毫米級，操作簡(jiǎn)便，對專(zhuān)家和新手都很友好。

起初，McClure因價(jià)格偏高而遲疑不決，但產(chǎn)品演示沒(méi)幾分鐘，他就發(fā)現Eva可以簡(jiǎn)化工藝，大幅降低物料成本，不出兩個(gè)月，就能收回成本。

于是，他們欣然采購了設備，再也沒(méi)有遲疑后悔。

Eva掃描的模具接受腔（Artec Studio截圖）

最后的效果令人驚艷：“換成三維掃描和打印工藝后，完成每款Quatro的時(shí)間縮短了75%?！?

McClure說(shuō)道：“省下這么多時(shí)間和物料成本，而且現在我們正在以前所未有的力度打開(kāi)市場(chǎng)，所以使用這些新技術(shù)，公司早就邁過(guò)了盈虧平衡點(diǎn)?！?

Artec Eva為每個(gè)項目節省數小時(shí)之多

McClure補充道：“有了Eva，我們可以在短短幾分鐘內完成整份掃描，而過(guò)去，制作一個(gè)石膏模具，得花上幾個(gè)小時(shí)?！?

McClure表示：“隨著(zhù)認知水平和操作方法的提升，我們預計工藝時(shí)間還將繼續下降。掃描數據精度驚人，所以我們還能利用Eva制成的3D模型進(jìn)行有限元分析?！?

Eva為Rustin完成的Quatro掃描（Artec Studio截圖）

每位患者需要的時(shí)間不同，當然也取決于掃描對象——已有模具、接受腔、殘肢等。

平均而言，掃描加Artec Studio軟件處理，需要30分鐘至一小時(shí)，隨后保存為完整的STL文件，導出至Geomagic Freeform。

Geomagic Form讓Quatro數字雕刻栩栩如生

Freeform可以把項目中所有的STL模型拼合起來(lái)，包括患者殘肢石膏模型、現成的接受腔、診斷后的接受腔等各種制作Quatro需要的部件。

這時(shí)，Eva亞毫米級精度的掃描就顯得尤為重要，創(chuàng )建假肢多個(gè)結構元素時(shí)，它們將作為參照，最后才安裝至相應位置。

然后，Quatro四個(gè)面板調節的壓縮區可以輕松對齊至接受腔，安裝在設計師指定的位置。

Quatro假肢的Geomagic Freeform截圖

根據患者殘肢的尺寸和需要的壓力類(lèi)型和調節程度，可定制面板尺寸和形狀。

通過(guò)Freeform中的傳統CAD工具，可對面板進(jìn)行精細建模。之后，在HP Jet Fusion 4200上3D打印所有部件，整個(gè)接受腔可以在15分鐘之內組裝完畢。

McClure說(shuō)道：“目前，從掃描到為患者裝上Quatro，差不多要花2周時(shí)間。隨著(zhù)工藝不斷優(yōu)化，我們期待可以把周期縮短至數天?！?

傲視群雄

盡管Quatro初入市場(chǎng)不久，但初步的反饋和研究都表明，和傳統假肢相比，它更耐用，使用壽命更久。

Hughes使用中的新款Quatro

通過(guò)觸手可及的控制旋鈕，輕松調節假肢位置，舒適度和穩定性全由患者自行支配。

此外，3D打印的部件強度高，質(zhì)量輕，制成的接受腔患者可以穿戴多年。

走出國門(mén)，走向世界

但是，Quorum公司服務(wù)的遠不止這些忠實(shí)粉絲?！癊va讓我們走出了科羅拉多北部。今天，我們不再需要Quorum的假體專(zhuān)家和技術(shù)人員在屋子里陪著(zhù)患者，”McClure說(shuō)道。

“只要借助三維掃描技術(shù)，全世界任何地方的客戶(hù)都能給我們發(fā)送模型進(jìn)行設計和打印。也就是說(shuō)，我們可以單純負責制造，將這項技術(shù)推廣至全國乃至全球?！?

對Hughes來(lái)說(shuō)，調節到合適的位置后，他就能完全自如行動(dòng)，比如參加拳擊比賽，或經(jīng)營(yíng)自己的非營(yíng)利組織B-BOLD，他為各年齡段的殘疾人士提供非接觸性拳擊教學(xué)。

Rustin Hughes（左）和殘疾人士拳擊班

整形修復，三維掃描呼聲日漸增長(cháng)

Reality 3D的Matt Filkins對整形修復領(lǐng)域的三維技術(shù)潛力如此評價(jià)道：“就拿退伍軍人醫院來(lái)說(shuō)，我們看到的是成千上百的老齡退役軍人，其中不少截肢患者，他們余生需要得到科技的眷顧?！?

他補充道：“三維掃描和打印為整形修復領(lǐng)域帶來(lái)了傳統方式無(wú)法給予的優(yōu)勢：高精度，患者舒適，物力人力成本降低，無(wú)需多次往返，多種設計可能等等。