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概要：一位矯形修復專家希望找到一款好的3D掃描解決方案，更迅速地制作精密矯形修復產品，同時降低制作總成本。
目標：在2-5分鐘內，使用專業手持式彩色3D掃描儀對患者手臂、腿部或其他身體部位進行數字捕獲，隨后修整，完成3D模型，最后制作/3D打印出定制版矯形修復器械。
使用工具：Artec Eva, Artec Space Spider
一位矯形修復專家希望找到一款3D掃描解決方案，更迅速地制作精密矯形修復產品，同時降低制作總成本。
2017年，全球矯形修復市場規模達到81.5億美元。由于人口老齡化、運動損傷以及糖尿病患者引起的截肢和骨癌病例的增長，其市場規模仍在逐年上升。2050年，預計60歲以上人口將增長一倍，從2017年的9.62億增長到2050年的21億。
隨著矯形修復市場需求的增加，政府醫保計劃和保險公司開始更嚴格地審查理賠案例，不再像過去一樣輕易賠付巨款。對于矯形修復專家而言，這意味著更少的利潤空間，同時也意味著他們需要提供和藥店不同的符合需求的解決方案。
明尼蘇達威爾瑪的Hagen Orthotics & Prosthetics就是一家矯形修復公司。公司負責人Warren Hagen是一位資深認證矯形師和修復師，希望能專注于為患者提供矯形修復解決方案。他相信技術在其中發揮著關鍵作用，過去多年來使用的技術并非好的途徑。每一天，他都深入了解患者的方方面面，期望能為他們帶來更優質的產品和服務。
于是，我們想到了3D掃描。幾年前還只是科幻迷的美夢，如今已成現實。患者就坐，放松身體，然后使用手持式3D掃描儀掃描患者的腿部、足部、手臂或其他部位。通常這一過程僅需要2-5分鐘。隨后，這些掃描將數據轉換成3D模型，用于3D打印或打磨機，用EVA泡沫或其他材料“雕刻”出矯形器。所有這些工作都可在辦公室完成。而作品的精確度、成本效益、產品質量都令人贊嘆不已。
“從掃描儀到打磨機，每一步都節省了30%的時間，” Warren Hagen表示，“長期來看，整體成本節省將遠超30%。”
但并非每次都能帶來這樣的效果。他們在過去幾年用過多種不同的3D掃描儀，如Amfit，但經過全面調研，他們選定了Artec Eva與Spider這兩款專業彩色3D掃描儀，它們已被廣泛運用于醫療科研等不同領域。兩款產品均采用100%安全的結構光技術，對操作員和患者而言，均是一款理想的解決方案。
“每臺Artec掃描儀都能協助我們制作出色的模型，”Hagen表示，“Eva非常適合掃描大面積身體部位，Space Spider則適合為細節部位建模。”
過去沒有3D掃描科技時，每次設計矯形修復產品，我們都要先用石膏和纖維玻璃為患者制作模具。當然這些方法在需要時依然可行，但它們往往會把場面搞得混亂不堪，還耗時，相比于制作精準的數字3D掃描，石膏鑄造法平均要花2-5倍的時間（每份掃描約為2-5分鐘，鑄模法約為11分鐘）。成本效益也十分驚人，普通鑄造法光材料就要花費50美元，更不用說制作過程所涉及的勞動力。而制作3D掃描，一份數據僅需幾美元。
“我們許多患者都是老年人，為了鑄模靜坐很久對他們而言很不舒適，”Hagen，“所以Eva和Space Spider的優點就凸顯出來了……只需要靜坐幾分鐘，顯著提高了舒適度。”
近年來，患者滿意度從“滿意”提升為“很受關注”。Hagen解釋道，“我們的患者很快就明白，這不是他們可以從藥店直接買到的商品……這是一款為他們特別定制的，貼合他們的生理解剖結構和生活方式，而且還能持久耐用。自由活動是一項重要能力，尤其對于老年人而言。所以我們希望能讓他們依然舒適地享受這種狀態。他們也是和親友這樣表達的。”
目前，我們的工作流程如下：患者到達后，接受評估，主要是身體檢查、言語功能、病例等等；隨后用Eva或Space Spider掃描患者的手臂、腿部或其他身體部位，隨后，直接在Artec Studio中處理掃描數據，將其整合成3D模型，若是足部掃描，該模型還會以STL文件格式發送至Fitfoot360（一款矯形器定制設計程序）或Meshmixer進行其他身體部位（腿部、手臂）模型的處理，完成后，將3D模型發送至Aspire軟件，準備將3D模型用于雕刻，最后發送至Freedom打磨機進行最終雕刻。
最終版3D模型還會被發送至Simplify用于3D打印。制作矯形器時，雕刻完成后，粘上頂蓋，將待用矯形器給患者試用。3D打印期間，通常也會設計制作腿部、腕部、足部或手部的支架。
“而且我們的精確度也好，每次都不會令人失望，這點讓人頗為驚喜，”Hagen說道，“Eva和Space Spider的掃描程序也輕而易舉，您可以在Artec Studio的屏幕上直接看到掃描結果，這樣的話，您就能確保捕獲到所有數據，因為一切都是實時的。”
他們還在一項叫做“Shell Offset”的工藝中使用Eva和Space Spider。這項工藝需要掃描某個特定身體部位，如手臂或腿部，隨后將3D模型發送至如Meshmixer這樣的程序中。例如，若一位患者摔斷了右臂，他們便會使用Eva掃描她的左臂（Space Spider用于較小的身體部位），因為左臂還是筆直完整的。隨后，左臂在軟件中進行鏡像處理，使其看起來就像患者的右臂。如此一來，左右臂就能達到令人滿意的對稱程度了。
之后，對這只新手臂的3D模型進行修正，移除瑕疵和缺陷，或在瘦削之處或關節處增加肌肉。這么做是為了在打印出來后，為支架增加一些舒適區。于是，手臂的數字復制品“外殼”就算完成了，然后再調整尺寸，達到所需要的厚度。3D數字手臂通過x、y、z軸調整大小。隨后，在軟件中選中修改后的手臂和外殼，在Meshmixer中使用布爾差分編輯命令制作空心殼體/支架套。
“這就是我們制作的殼體、保護套和保護罩，”Hagen說道，“我們還會增加一些其他步驟，比如在關鍵易斷點做一些加強保護，我們還會使用軟件修正支架周圍，確保患者可以自如活動。最后，我們將支架發送至3D打印機。”
“根據患者的使用情況、支架設計和使用的材料，我們的支架可以耐用數月，甚至數年。”Hagen Orthotics & Prosthetics使用高品質的材料例如EVA、MDF，以及各種塑料例如PETG、PLA、共聚物、聚丙烯和PCTPE。“顯然，外婆和320磅的中后衛需要不同的材料，我們很高興我們能為他們，或者說任何人，提供他們所需要的服務。”
Warren Hagen和Artec Spider制作的3D打印版踝足矯形器
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