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多材料3D列印訂作鼻子,功能和顏色更逼真

3D列印訂做一個鼻子
3D列印可以讓義鼻更逼真? Credit: Enokson CC BY 2.0

任何原因,像是凍傷、外傷或者腫瘤必須要犧牲掉鼻子,也就是整個沒有鼻子,那就需要做一個假的鼻子來裝上去,稱之為義鼻。義鼻用來協助患者恢復臉部外觀,就像是隱藏術一樣,要能裝在臉上而看不出來是假的。若為傳統的製作方式,就需要製模、成型,然後上色,每半年還必須更換成更合適的顏色,同時在義鼻和臉部皮膚接縫的地方,難免有一條痕跡。製作過程加上醫療評估,通常患者可能在手術完後長達一年都沒有一個合用的義鼻。現在,使用3D掃描器與3D列印不但可以解決外觀的問題,同時兼顧更好的功能,提供病患解決長時間穿戴的問題,例如:害怕在公共場合義鼻掉下來或者因為大笑而被別人發現是假鼻子,這些問題常常限制他們的生活型式。這裡要跟大家介紹2014年詹姆斯.戴森基金會(James Dyson Fundation)所舉辦的詹姆斯.戴森獎(James Dyson Award),其中的一項獲獎的作品,設計者ZACH CHALLIES,結合3D掃描和列印設計義鼻。

傳統製作和3D列印的義鼻比較

傳統的義鼻
– 昂貴(一個1000美元以上)
– 需進行漫長和昂貴的診斷諮詢,以對應每一個新的假鼻的使用者
– 精緻,能夠撕開、降解迅速,並需經常更換
– 能輕易將其停用或脫下
– 實用性和品質顯著

3D列印的義鼻
– 容易清潔與更換
– 低成本(約100美元)與製造快速
– 量身訂做,客製化
– 安裝容易,可隨著臉部肌肉活動

3D雷射掃描和列印的製作流程

3D列印方式設計的義鼻,首先使用臉部的3D雷射掃描,這部分只需要五分鐘,將檔案匯入軟體,建立患者臉部模型,以這個模型為基底,在其上設計義鼻。義鼻的位置是使用三個磁鐵和安裝在臉骨內的植入物相吸引來固定。

首先,先設計一個活動支架,放置在義鼻的下方做支撐,具穩定性並有助於維持原貌,讓鼻子不容易因為撞擊而掉落。這個支架可以透過磁鐵固定,它的體積小,也可以放在傳統型義鼻的下方。另外,支架也可以提供患者安全性,例如吸收撞擊。減少患者的在狹窄空間中焦慮感(大概是怕撞到吧!)

再來,是發展外觀的兩個部分,運動用或體能活動的非傳統義鼻,它也能與前述義鼻一樣有保持原貌的機制。如果義鼻鬆開,一個平面網格狀的護具可以保護患部,同時穿戴者仍有空氣通道可以呼吸,並且保護鼻部的敏感區域。兩個部份都成本低廉,容易重新列印出來,並可提供備份零件。

3D列印的方式設計的鼻子,很重要的就是掃描患者臉型和用軟體作細微的模型調整。因為是在軟體內進行設計,可以反覆調整模型。而列印時,使用可印出多種材料性質的3D列印機,讓印出來的成品材料表現接近人類的肌肉與軟組織,如果被碰撞到,或敲到,可以有較好的承受力和彈性。這個義鼻的設計結合研究人員,顏面與義鼻專家的努力,符合產業技術、美觀、還有性能標準。

看到這裡,覺得3D列印是不是神通廣大?列印出外型,已經不算什麼,加上點設計巧思,還能兼具功能,才是一個真正實用的3D列印的生醫產品。這個鼻子,不知道能不能結合先前生醫人網摘介紹的義肢仿真皮膚,感受溫度?

文章參考:James Dyson Foundation
影片來源:Zach Challies
圖片來源:Enokson CC BY 2.0

 

【作者簡介】 BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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