科学家受蜻蜓启发开发3D打印“尖头关节”，用于治疗手腕受伤

来源：中国3D打印网

德国基尔大学的研究人员开发了新颖的3D打印“尖头关节”，为手腕受伤的患者提供了更加灵活的手臂支撑形式。尖刺关节的灵感来自于蜻蜓的自然翅微关节，它具有新颖的互锁机制，旨在在不损害自由运动的情况下缓冲手腕。当设置为最大刚度时，科学家们相信他们的设备非常适合治疗日常劳损和扭伤，并防止运动员常见的过度伸展伤害。

概述基尔研究人员的3D打印腕关节夹板的布局

研究人员的3D打印支持物（如图）证明能够抵抗30公斤的重量。图片来自T.C.生物和仿生材料杂志。

革新腕部夹板

对肌肉，骨骼或关节的伤害（也称为肌肉骨骼损伤）既痛苦又痛苦。根据基尔（Kiel）研究人员的说法，在英国和美国进行的全科医生访问中，多达15％与此类劳损，扭伤和骨折有关，其中大部分是由于剧烈的体育活动，例如健美或举重。

目前，肌肉骨骼损伤通常用正统石膏来治疗，但这些石膏可能很重，限制性很大，并且对环境极为不利。在一项可追溯至2012年的研究中，研究人员发现，仅浪费的绷带每年就产生670顿垃圾，这需要创造一种更加环保的解决方案。

尽管3D打印的可访问性不断提高，最近产生了更轻巧且可回收的腕部夹板设计，但它们通常是为提高灵活性而不是移动性而设计的，从而限制了佩戴者的活动。为了克服这个问题，基尔团队从控制蜻蜓翅膀变形的关节中汲取了灵感，开发出了更灵活的支撑，能够更好地适应所施加的载荷。

蜻蜓的图像及其翼静脉关节的特写镜头

尖刺关节基于蜻蜓翅膀上的静脉关节。图片来自T.C.生物和仿生材料杂志。

坚固但适应性强的尖头接头
利用Prusa i3 MK3 3D打印机和PLA灯丝，科学家们能够将他们的专利设计变为现实，从而创建了一个可以正常工作的腕板夹板原型。该设备本身具有一个可移动部件，该部件具有四个相互连接的管状元件，每个元件都包括尖峰状的塞子，允许用户设置所需的角度以将其锁定到位。

在其他地方，穿孔14×3×2 cm3的腕部支撑以改善透气性，并在侧面装有四个手柄和维可牢尼龙搭扣带，易于安装或拆卸。为了评估设备的承重能力，研究小组对其进行了一系列静态弯曲测试，事实证明该设备能够承受高达30kg的重量。

如果由更具弹性的合金制成，研究人员声称它们的支撑可以承受超过450kg的压力，鉴于目前举重世界纪录为477kg，这绝非易事。进一步的测试表明，该设备的“尖峰”也可以在腕部角度最大为70-80°的情况下激活，从而证明了其在预防超伸损伤中的功效。

尽管科学家尚未对其新颖的腕骨夹板进行临床试验，但他们已经设计出了膝盖和肘部的变体，并考虑了他们代表“可销售技术”的方法。该团队还相信，他们的“可变移动性”概念可能非常适合机器人技术或工程应用，将来可能会产生变形的承重结构。

3D打印优化的手臂支架
使用3D打印，可以精确调整许多临床设备的尺寸和刚性水平，并且该技术通常用于制造定制支架。

例如，佐治亚大学的研究人员已经使用3D打印机为美式足球运动员索尼·米歇尔（Sony Michel）创建了个性化的手臂支架。碳纤维支撑使奔跑者恢复活动，同时保持了比赛过程中感觉到手臂下方的球的能力。

同样，东南大学中大医院的临床医生用3D打印了一种新颖的手臂支撑，使患者能够重新使用左手。与传统技术相比，使用3D扫描和建模，医生最终能够制造出更具可定制性的支架。

意大利生物医学初创公司Exos采用更具可扩展性的方法，已开始销售其新的“ Armor”系列可定制3D打印后牙套。模块化支架在CES 2021上首次亮相，坚固而透气，可根据每个患者的需求量身定制。