3D打印脊柱侧弯支具

2026年09月06日

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（一）3D打印脊柱侧弯支具

1.3D扫描及计算机辅助设计在脊柱侧弯支具中的应用

脊柱侧弯是一种脊柱的三维畸形，正常人的脊柱从后面看应该是一条直线，并且躯干两侧对称。如果从正面看有双肩不等高或后面看到有后背左右不平，就应怀疑是“脊柱侧弯”（见图4-267）。

图4-267　正常脊柱与侧弯对比图

脊柱侧弯按照病因可分为非结构性侧弯和结构性侧弯。非结构性侧弯通常是由某些原因引起的暂时性侧弯，如姿势性侧弯、双下肢不等长等引起，一旦原因去除，即可恢复正常。而结构性侧弯则包括先天性脊柱侧弯、特发性脊柱侧弯等。其中特发性脊柱侧弯最为常见，占结构性侧弯总数的75%—85%，目前发病的原因不清楚。在青少年中较为常见。

青少年的特发性脊柱侧弯是一种严重影响患者身体正常发育的疾病，通常会随着生长发育而持续加重，严重者导致胸廓变形，影响心肺功能，甚至累及脊髓，造成瘫痪。轻度的脊柱侧弯自身没有不适感，加之衣服的掩盖，身体外形也不容易看出异样。而当侧弯病情被发现时，往往侧弯度数都已加重。目前针对的治疗方法主要是手术和保守治疗。手术的创伤大、风险高、费用高，大多青少年达不到手术的指征，也不愿采用手术治疗。因此保守治疗就成为患者的首选。

保守治疗包括矫形体操和支具等，但主要方式还是依靠支具矫形（见图4-268）。

图4-268　保守治疗

以往脊柱侧弯矫形器的制作方法通常是采用石膏绷带在患者躯干上取出模型，然后利用石膏技术制作模型，最后得到塑料支具（见图4-269）。过程复杂，取型过程时间长，通常需要患者维持一个固定姿势大概20分钟；石膏浆会沾到患者身上，结束后还要清理；患者的不适感极强。依靠技师通过手工修整填补石膏来得到矫形器的模型。最后使用聚丙烯等材料在石膏模型上通过热塑成型得到最终的矫形器。

图4-269　传统石膏取型

随着3D扫描技术的逐渐成熟，采用3D扫描取型的方法在脊柱侧弯矫形器的应用中也越来越广泛。首先3D扫描的精度高、时间短，整个过程不足1分钟，且整个过程患者无不适感（见图4-270）。

——患者站在自动旋转盘上，旋转一圈即可扫描完毕。

图4-270　3D扫描取型

扫描完毕后，通过计算机辅助设计技术在电脑上对扫描得到的模型进行处理（见图4-271）。

图4-271　模型的计算机辅助处理

图4-272　穿戴支具前后X线片及体表对比图

处理完成后的模型数据发送到数控机床铣出模型并通过真空成型制作出来，使得最终的支具矫正效果更好、更加小巧、轻便、透气（见图4-272）。

2.如何用3D打印技术制作脊柱侧弯支具

提示：以下文字来自百度百科。(https://www.daowen.com)

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，巳经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

脊柱侧弯支具制作比较复杂，传统的工艺必须由有经验的技师逐个定制，工艺顺序为：石膏绷带取模型—石膏阳型修改—支具成型—支具试样和拍片—完成支具。石膏技术精确性较差，矫形力度和位置完全依靠技师的经验。成品透气性不好，孩子一般较难配合治疗。

如何通过3D打印技术制作脊柱侧弯支具呢？首先要建立数字化支具模型。我们采用手持式3D扫描仪扫描孩子身体，如图4-273-图4-277。