背景介绍

神经肌肉或骨骼肌肉系统的疾病或损伤：如脑瘫(CP)、肌萎缩侧索硬化(ALS)和中风等，会导致病人失去对四肢末端韧带的控制，比如在踝关节和腕关节。如果在踝关节发生的话，就会导致足下垂的症状，这会让病人行走困难。通常治疗手段是用足踝矫形器（AFO）来支撑踝关节来保持日常行动能力和康复。

AFO足踝矫形器现在广泛使用有两种：一种是标准的、大规模生产的、无病人特征的，还有一种是需要技师劳动的、昂贵的、有病人定制特征的矫形器。随着增材制造（AM）技术的发展，大规模定制化的AFO的梦想成为了可能。

 方法

研究者把AFO分为3个部分，小腿、足踝以及链接足踝和小腿护板的梁。(图1)

图1

其中足踝和小腿护板使用AM工艺制造，连接梁使用碳纤维复合材料制造。碳纤维复合材料(CFRP)将会提供必要的强度和刚度。研究者选取了固瑞特的SE84LV碳纤维，杨氏模量是144GPA 长宽60*20mm 每层厚度0.3mm。后续通过专业的设备，测试几种碳纤维放置方式的刚度。

图2    5种弹簧铰链的刚度测试

而打印部分首先是通过3D扫描，然后通过软件处理赋予厚度而形成的模型。

同时研究者分析了几种材料和3D打印技术的优缺点：

最终研究者认为：因为PLA有高的屈服/断裂应力，最为接近聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（PETG）的性能，又成本低廉，所以推荐为全尺寸打印AFO的首选技术。

    结果

终,护板选用FDM技术打印制造，并组装试戴到患者身上，目前患者康复良好。通过这次尝试，证明了3D打印和碳纤维增强复合材料能结合起来应用在康复矫形器的领域。通过计算机软件，实现了半自动化的，加快了设计速度，减少劳动力成本。同时这个实验也获得宝贵的新材料的参数数据，为以后可替换部件提供了参考。（资料整理：三的部落MR.XU)

参考文献：Customized 3D printed ankle-footorthosis with adaptable carbon fibre composite spring joint. Walbran et al.,Cogent Engineering (2016), 3:1227022