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2025-07
3D打印具有柔软指尖的手指假体
近年来，以3D打印为代表的增材制造方法越来越多地应用于经济实惠的全手和部分手部假体的制造。虽然3D打印义肢在用户接受度、功能性和耐久性方面的优势尚缺乏证据，但3D打印与3D扫描相结合时具有明显的优势，可以创建个性化的套接体和假体。
为此我们提出了一种利用三维扫描和柔性纤维3D打印技术来制作具有软指尖的被动手指假体的方法。该方法采用不同填充水平的多工序打印方法来制作可模拟生物手指的软指尖，可实现手指假体的快速成型，以及改变指间关节角度以适应不同操作和职业治疗任务的灵活性。设计和制造假体的整个过程可以在一天内完成。该技术利用健侧手指的扫描数据来提供手指假体的形状和轮廓，而套接体是基于截肢侧的扫描数据设计的。之后的实验测量了不同填充水平下打印材料的刚度和打印指尖的刚度，再与文献中生物指尖的刚度进行了对比。临床应用包括2例，1例为拇指、食指和中指远端指骨缺失，1例为中指和无名指远端和中指骨缺失。两名受者都成功地进行了配型，也都能成功地使用假体。
Fig 1. 扫描、设计、打印柔性手指假体的工艺概念。
Fig 2. 用CAD软件设计手指假体的步骤
Fig 3. 得到的食指假体的横切面
Fig 4. 手指假体软指尖设计过程 a)网格设计软件中的分割线 b)在3D打印机切片软件中，分离手指的尖端和主体 c)打印填充百分比:10%在指尖，90%在指体 d)打印假体
Fig 5. 测力台架用于测量机架和假体指尖的刚度
Fig 6. 测试立方体的力度和刚度结果。左:力-位移，中:刚度-位移，右:填充类型和装载方向
Fig 7. 手指假体指尖的力度和硬度测量结果
Fig 8.假体受体ARAT（Action Research Arm Test）试验
Fig 9. 供患者2使用的手指假体。a )直指版 b )稍屈指(数字化改良)：用于握持杯子和饮料 c )屈指(数字化改良)：用于握持筷子
【小结】
上述方法不仅可以快速制造带有软指尖的被动手指假体，还可以调整假体的形状以适应患者需要或职业治疗目的。在未来，硅胶或生物材料可以与生物打印机一起使用，通过类似的程序使手指假体的机械性能更接近人类手指和指尖的机械性能。
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