美借助3D技術(shù)打印外骨骼助殘疾兒抬起手臂

日期：2012-08-13 08:10:51

美國研究人員借助3D技術(shù)打印外骨骼，幫助殘疾兒童提高行動(dòng)能力，讓一名兩歲女童首次抬起手臂玩耍。

初試裝置

兩歲女童埃瑪·拉韋爾是先天性多數(shù)關(guān)節(jié)彎曲患者。這是一種非進(jìn)行性疾病，會(huì)引起關(guān)節(jié)僵硬、肌肉欠發(fā)達(dá)。埃瑪就連撿玩具、擁抱父母這類動(dòng)作都無法做到，只能動(dòng)動(dòng)大拇指。

在一次先天性多數(shù)關(guān)節(jié)彎曲患者會(huì)議上，埃瑪?shù)母改缚吹揭幻?/SPAN>8歲患兒借助“威爾明頓機(jī)器人外骨骼”（WREX）裝置抬起手臂，朝各個(gè)方向移動(dòng)。這種裝置由威爾明頓市穆爾/阿爾弗雷德杜邦兒童醫(yī)院研究人員開發(fā)，附在軀體表面，借助阻力帶和金屬條提供人工助力，幫助殘疾人提高運(yùn)動(dòng)能力。

夫婦倆覺得這種裝置可以改變埃瑪?shù)纳睿谑菐е畠呵巴柮黝D，試用機(jī)器人外骨骼。兩人終于看到埃瑪甩手，看到她完全靠自己抬起胳膊，抓住糖果，放進(jìn)嘴里。

3D打印

不過，對(duì)于體重只有11公斤的小埃瑪而言，這款金屬裝置過于笨重。醫(yī)院研究人員決定設(shè)計(jì)一款適合埃瑪體型、輕便的機(jī)器人外骨骼裝置，讓美國Stratasys公司借助3D打印技術(shù)，用制作樂高積木的原料打印外骨骼的各個(gè)部位，拼接起來，用阻力帶和金屬條連接，以便調(diào)整上下臂。

3D打印機(jī)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。

研究人員還給埃瑪制作了一件“夾克”來固定外骨骼裝置。

方便更新

兒童生長(zhǎng)快，第一套裝置逐漸不適用。研究人員往計(jì)算機(jī)程序中輸入新數(shù)據(jù)，用3D打印機(jī)打出一套稍大的機(jī)器人外骨骼。

另一便利之處在于，如果外骨骼某一部分發(fā)生“骨折”，3D打印機(jī)可以打印出相應(yīng)部位替換。一次，埃瑪就遇到這種情況。她的父母給“骨折”部位拍攝數(shù)碼照片，傳給研究人員，第二天就收到一段新骨骼。

這套裝置大大提升了埃瑪?shù)膭?dòng)手能力，讓她可以像同齡人一樣用畫筆涂顏色、抓糖果吃。Stratasys公司官網(wǎng)援引埃瑪母親梅甘的話報(bào)道：“埃瑪稱這套裝置為‘魔力手臂’。”

現(xiàn)階段，共有15名兒童使用定制3D打印“威爾明頓機(jī)器人外骨骼”裝置。