耶鲁大学工程与应用科学学院的一名研究生利用 3D 打印技术,为一位天生只有一只手的女性定制了一套六只手的假肢,成本仅几百美元,远低于她之前使用的假肢 7 万美元的价格。这套假肢由耶鲁大学个性化医疗与应用工程(PMAE)硕士项目的学生 Alexia Quinn 设计并制作,受赠人是 26 岁的 Jillian Accetta,她是昆尼皮亚克大学的一名行政助理,右臂止于肘部。
奎因和阿切塔并没有设计一款通用的假肢,而是打造了一套轻便的、针对特定任务的附件套件,每个附件都能轻松地安装到佩戴在手臂上的假肢套筒上。由于这些附件是打印出来的,而不是传统工艺制造出来的,因此只需几个小时就能生产出来,而商业假肢通常需要六个月的时间。而且,当需要修改时,也能以几乎同样快的速度进行调整,完美适配用户不同阶段的生活需求变化。
一个连接口,六种专用工具,解锁更多生活场景
两人最终选定了六款可转换功能的假肢,每款假肢都围绕一项特定的日常任务而设计,而不是试图一次性完成所有任务。奎因的设计灵感来源于生活中任何能够胜任工作的机械装置:其中一款假肢的原型就是她自行车上的杯架。这些假肢都有一些非正式的名称,例如一款带有触手状抓握器的假肢被称为 “鱿鱼”,而 “教堂之手” 则被设计得像一只人手,甚至连可拆卸的涂漆指甲都栩栩如生。
由于内部没有电子元件,工程上的挑战在于机械方面:如何让每个附件操作简便、抓握牢固,同时还要保证打印成本低廉、速度快。奎因说道:“我会和她沟通,了解她想要实现的目标,然后测试不同的形状和机械结构。这个项目的意义远超一般的课堂作业。我真的很想让它成功,真正对她的生活有所帮助。有好几次我都非常紧张,但看到她把它戴上,并用它来做她想做的事情,真的让我很欣慰。”
对阿切塔来说,改变立竿见影。会后,她试戴了其中一款设备,发现自己不用放下包就能按电梯按钮,开车回家时也能轻松操作汽车仪表盘上的各种控制按钮。模块化设计与功能同样重要。她很欣赏这款设备可以快速佩戴和摘下,不会像沉重的外来物一样让她感到不适,不必整天佩戴。

△阿莱克西娅・奎因(右)正在为吉莉安・阿切塔试戴她定制设计的假肢。照片由托尼・菲奥里尼提供。
为什么成本差距如此重要?
经济问题才是故事中最尖锐的部分。阿切塔之前的假肢价值 7 万美元,大部分由她家的保险支付,她指出,并非每个人都能享受这种保险。而且,这副假肢的用途也十分有限:在她 15 岁时安装,重约两磅,在她看来,它像一件军用武器,因为里面布满了电线和电缆,而且只能勉强捏住东西。她说:“它只能捏东西,而且捏力也不强。它没什么用,我甚至都没动力去尝试把它融入到我的日常生活中。”
相比之下,奎因的打印套件售价仅几百美元,而且可以根据需要重新打印或调整。这消除了价格和交货时间这两个障碍,而这正是传统假肢难以获得,并且难以随着用户需求的变化而快速调整的核心痛点。
阿切塔决定定期使用假肢也是为了预防:她说,医生曾警告她,只依靠一只手会加速磨损,到了 30 岁,这只手可能就会像几十年前的手一样疲惫不堪。她计划组建家庭,所以想做好万全准备,而这套低成本、可定制的假肢,无疑为她的未来生活提供了可靠的支持。
△定制假肢。图片由 Tony Fiorini 提供
3D 打印技术,正在重塑假肢行业的未来
PMAE 项目体现了一种更广泛的战略:利用增材制造技术来解决功能性假肢难以获得的成本、重量和等待时间问题。
同样的逻辑也推动了类似的努力。以色列理工学院的研究人员建立了一套基于扫描的、高度自动化的低成本假肢手制造流程:扫描患者完好的手,在 CAD 软件中进行调整,然后直接进行打印。这种方法旨在解决假肢价格区间过大的问题,价格范围大致在 3000 美元到 10 万美元之间,而许多截肢患者由于价格昂贵而无法获得定制假肢。他们的设备甚至使用了一台组装成本仅约 40 美元的扫描仪,让 “低成本定制” 成为现实。
多年来,志愿者和非营利组织一直在推广同样的理念。e -NABLE 社区利用在线工具,向有需要的人(特别是肢体残疾儿童)免费分发可定制的手部模型。这些工具允许家庭输入一些尺寸数据,然后收到可直接打印的模型,让更多孩子能更早用上适配的假肢。
这些案例都遵循着同样的模式:3D 打印技术使假肢从昂贵、缓慢、尺寸单一的硬件,转向廉价、快速、个性化的设备。耶鲁大学的项目展示了这种转变对一位佩戴者的具体影响,也让我们看到了增材制造技术在医疗领域的巨大潜力。
领科汇创观点:3D 打印让个性化医疗触手可及
作为专注于工业级 3D 打印技术与应用的企业,领科汇创始终关注增材制造技术在医疗领域的创新应用。耶鲁大学的这套低成本假肢套装,正是 3D 打印技术赋能个性化医疗的典型案例。
传统假肢的高昂成本、漫长交付周期和有限适配性,一直是残障人士获得优质辅助设备的主要障碍。而 3D 打印技术凭借其定制化能力强、生产周期短、成本可控的特点,完美解决了这些痛点:
高度定制化:可以根据用户的肢体数据、生活习惯和具体需求,快速设计并打印专属假肢,实现 “一人一版” 的精准适配;
低成本可迭代:几百美元的成本让更多人能够负担得起,同时支持快速修改和重新打印,适配用户不同阶段的需求变化;
轻量化与功能化结合:通过优化结构设计,在保证强度的同时实现轻量化,同时可根据不同场景开发专用功能附件,提升使用体验。
未来,随着 3D 打印材料的不断升级和打印工艺的持续优化,我们相信会有更多低成本、高性能的医疗辅助设备被开发出来,让个性化医疗不再是少数人的特权,帮助更多残障人士解锁更多生活可能。领科汇创也将持续深耕 3D 打印技术,推动其在医疗、工业、教育等多领域的应用落地,让增材制造技术惠及更多行业与人群。
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