2016年2月4日

3D打印假肢在发展中国家可能还不实用

贡献:布里安娜·菲利普斯，莎拉·里特，汉詹·梅塔

3D打印假肢，尤其是义肢，在发展中国家已经出现激增，但这项技术可能还没有准备好产生重大影响。打印过程可能需要几天的时间，手会出现性能问题，而且这种制造方法并没有解决在发展中国家安装任何类型义肢的主要障碍之一:缺乏训练有素的义肢师。

3D打印机在中低收入国家越来越受欢迎。他们为医科学生大量生产农具、汽车零部件和解剖模型等产品。这种方法不仅在降低成本方面很好，而且在建模概念、添加细节、简化维修和维护以及允许个性化方面也很好。它也在假肢的制造中变得流行起来，尤其是假手。

在300万上肢截肢者中，有240万生活在发展中国家。专注于3D打印假肢的组织，如Nonspec、OpenBionics和e- nable，通常打算为低收入和中等收入国家提供一种替代方案，以减少因其功能有限而受到负面影响的截肢者数量。

宾夕法尼亚州立大学的人道主义工程和开云全站app登录官网入口下载社会创业项目(HESE)与e-NABLE网络合作，评估这些3D打印设备在低收入和中等收入国家大规模传播的适用性。最终，这种生产方法是否适用于这些辅助设备?该设备的功能是什么?它是否满足实际需求?这样的设备如何到达需要它的人手中呢?我们在实验室和赞比亚实地进行了广泛的研究，以评估3D打印义手的可行性，并发现了这项新技术的优势和挑战。

3d打印的手:好的和坏的

可制造性:为了确定3D打印在目前的状态下是否是假肢设备的可行选择，这些公司制造并测试了猛禽重装。由e-NABLE生产的Raptor Reloaded是为手腕脱臼的用户设计的，在我们的研究中发现的18只假手中有10只是为低收入和中等收入国家设计的。猛禽重装的CAD模型可以在打印之前修改和缩放。虽然这允许定制，但打印的持续时间是一个问题。打印需要32-54个小时，对于一个长途跋涉去接受假肢的截肢者来说，这可能是不现实的等待时间。在平衡时间、成本和可定制性方面，我们确定3D打印和注塑的混合方法将是减少制造时间的更好选择，同时保持低成本并实现一些定制。

功能：然后，我们遵循了类似于南安普顿手评估程序(SHAP)的协议来测试手的能力。SHAP是通过对日常活动中常见物体的操作来测试上肢假体有效性的标准化测试。20名参与者使用两种不同的手大小进行了一系列活动。结果表明，在现有设计条件下，该手的能力有限。例如，用户无法拿起或操纵小物体，如硬币和钥匙，并且难以进行饮酒动作。此外，为了搬运一个物体，使用者需要保持手腕的弯曲。然而，用户能够完成一些简单的任务，不需要精细的手指操作，比如拿起一个空杯子或小球。为主要收入来源通常是体力劳动的地区设计，这些限制可能会降低产品的适当性。

分销通路：在研究假肢制造和分销的途径时，我们发现有四种主要的途径类型——以信仰为基础的组织为中介，非营利组织为中介，以盈利为中介，以及以医院或骨科中心为中心——将这些设备从制造商送到截肢者手中。

1. 以信仰为基础的组织斡旋的途径，通常会接收捐赠的义肢，是一个强有力的分发选择，因为它们的覆盖范围遍及农村地区，在非洲建立了网络，并有能力提供持续的服务。
2. 通常，非营利组织通过三种途径提供假肢设备和/或材料，这取决于可用的资源。这些途径包括有义肢师或义肢技术人员的农村作坊和医院。然而，如果在特定的地点没有车间或医院，非营利组织可能会让义肢师直接为被截肢者工作。
3. 在这个领域工作的营利性机构相对较新，通常根据要求直接向医院出售设备。

分销链面临的一个重大问题是缺乏义肢师和康复服务。根据世界卫生组织的数据，在低收入和中等收入国家，只有不到5%的人口能够获得这些服务。由于非洲的培训机构数量有限，大多数国家必须将学生送到另一个国家进行培训。此外，农村作坊和医院是这条道路上的瓶颈。即使有材料和设备，仍难以将义肢分发给需要的人，特别是考虑到前往医院或车间往往需要长途跋涉。获得农村截肢者成为一个特别关注的问题，因为成功地长期使用假肢需要维护和康复，这对截肢者来说需要额外的时间和费用。因此，也许重点不应该是提供替代设备，而是构建一个替代系统。

经验教训和未来方向：尽管目前的3D打印手存在一些局限性，但这种制造工艺具有潜力。一种方法是使用比目前设计中使用的塑料更坚固的材料。金属3D打印虽然更昂贵，但最终可能成为加强设计的可行选择。此外，一种允许增加和更好地控制运动的设计，以允许更广泛的能力范围将是有帮助的。如前所述，大多数3D打印假肢是为手腕脱臼而设计的。在低收入和中等收入国家的上肢截肢者中，只有4%的人进行了手腕截肢，而且手腕截肢的人数很可能会更低。此外，那些手腕脱臼的人最有可能适应截肢后不需要假体。因此，将设计工作的重点转移到义肢上将更适用，因为人们更依赖于下半身的活动和工作能力，尤其是在低收入和中等收入国家。

进一步的阅读

菲利普斯，B.，津加里斯，G .，里特尔，S.，梅塔，K. "资源受限环境下的上肢假体现状综述，“IEEE全球人道主义技术大会，西雅图，华盛顿州，2015年10月

金，M.，菲利普，B.，希弗利，M.，拉曼，V.，弗莱什曼，A.，里特，S.，梅塔，K.”面向发展中国家的假手制造优化，“IEEE全球人道主义技术大会，西雅图，华盛顿州，2015年10月

约翰逊，D.，戴利，C.，卡农，M.，里特，S.，梅塔，K. "用于发展中国家的3d打印假手的特性和材料特性，“IEEE全球人道主义技术大会，西雅图，华盛顿州，2015年10月

马里诺，M.，帕特尼，S.，格林伯格，M.，米勒，A.，霍克，E .，里特，S.，梅塔，K. "发展中国家获得假体设备:途径和挑战，“IEEE全球人道主义技术大会，西雅图，华盛顿州，2015年10月

标签:3 d打印技术,被截肢者,假肢,假肢膝关节