新疗法,新希望!用3D打印面罩治疗儿童严重烧伤

2024-03-13

作为一家儿童康复机构,罗马法拉利中心为了提高护理效果,促进患者病情康复,借助3D扫描和Formlabs 3D打印技术的数字化工作流程来生产定制加压面罩,以避免因传统生产方式导致的创伤后应激障碍(PTSD),更好地治疗患者面部烧伤。

点击下方视频了解3D打印在治疗面部烧伤的儿童患者中的应用

当孩子遭受严重创伤时,这无疑是一件令人痛心的事情。但如果已经发生了不幸的意外,那么位于法国里昂附近的罗马法拉利中心便是康复的不二选择。

作为一家儿科康复机构,罗马法拉利中心为患有精神创伤、脑损伤、脑肿瘤、多发创伤和严重烧伤等疾病的儿童和青少年提供护理服务。

该中心在治疗严重面部烧伤方面拥有丰富的经验,特别是团队研发的加压面罩,能够有效降低并发症和瘢痕的风险。然而,加压面罩的传统生产方式、工作流程有一定概率导致儿童出现创伤后应激障碍(PTSD)。为了有效避免这个问题,该中心借助 Formlabs 3D 打印进行加压面罩制作。

接下来,让我们来一起了解罗马法拉利中心是如何在医生、矫形师和工程师的协作下,开发、采用含3D扫描和3D打印技术的数字化工作流程来定制、生产加压面罩,更好地治疗面部烧伤。

传统疗法:存在PTSD隐患

罗马法拉利中心接收了来自法国各地的儿童和青少年患者,这些小患者在各医院接受了初步的ICU救治后被转移到这里。对于罗马法拉利中心而言,首要任务是从医学角度尽快做好迎接患者的准备,尤其避免出现瘢痕挛缩、增生性瘢痕等并发症,同时还需避免伤口肥厚或纤维瘢痕增生的情况发生。

这样做的目的是为了促进伤口上皮化,避免开放性伤口感染、并发症和体液失衡等问题的出现。进入到罗马法拉利中心后,康复治疗才算正式开始。患者将在这里接受理疗、水疗和其他疗法相结合的加压康复治疗,以期早日康复。

劳拉·威贝尔是罗马法拉利中心的一位患者,她正佩戴着加压面罩。

除了烧伤中心普遍采用的传统加压治疗外,罗马法拉利团队还开发了一种内含浮雕细节的定制面罩,该面罩被称为伤口生长与成熟装置(DMDG),能够根据瘢痕水平提供更多有针对性的支持,在瘢痕内粘连和皮肤弹性方面进行更准确的干预。

因此,加压面罩是一种有效的瘢痕治疗工具,能够促进瘢痕成熟和愈合、预防并发症、改善瘢痕质地、增加皮肤弹性,并让瘢痕随着儿童的成长尽可能变得舒适和美观。

传统制作加压面罩的方式是矫形师先用石膏绷带制作阴模,再制作阳模,然后通过热成型技术加工面罩成品。

“这种传统的制作工艺需要患者在石膏绷带中保持静止长达半小时,对于儿童而言尤为困难,甚至会因为石膏绷带内部闷热,让患者感到不适,再次引发创伤后应激障碍症状。

——萨拉,罗马法拉利中心物理与医疗康复医师

技术革新:开创加压面罩数字化工作流程

“我们曾一直梦想利用3D打印技术制作面罩,届时只需根据扫描的文件进行操作,即可完成,无需与患者直接接触。终于等到具备工程学经验的沃维尔先生来到我们的团队时,他指出,我们可以交给专业的工程师来完成这个任务。”

——克里斯托弗·代巴,罗马法拉利中心总经理

罗马法拉利董事会成员让·弗朗索瓦·沃维尔(Jean-François Veauville)曾是法国图卢兹航空建筑工程师,专注于复合材料的研究。他邀请里昂中央理工学院工程专业的学生进行研究,探讨3D打印技术是否可以应用于面罩制造,或者改进现有的生产流程。

新的数字化工作流程中,医生标出目标浮雕区域的最终位置后,矫形师对患者的面部进行3D扫描。

团队评估了当时可适用的多种3D打印技术,并与服务商合作,安排打印测试。终于,经过六个多月的研究,结果表明3D打印可代替石膏模制作阳模。

但事实上挑战不止于此,因为团队还需要解决将整个工作流程数字化的难题。后来,学生团队向沃维尔先生介绍了3D打印设备经销商和集成商——法国3DZ,并与其展开合作,为每一道工作流程寻找适宜的解决方案。通过高精度的数字化方式,复制手动操作步骤,他们找到了3D打印加压面罩的解决方案,并对整个工作流程进行了验证。

在3D打印建模之前,矫形师用数码笔将需要添加浮雕细节的目标点准确添加到设计中。

“整个工作流程的关键问题在于正确理解医生的意图,并将其转化为技术语言,这涉及到两套不同的语言系统。此外,在这过程中,我们也遇到了许多困难。首先是在捕捉扫描数据的过程中如何安抚儿童情绪;其次是如何将解决方案设计的方便部署,且医护人员能够轻松上手。”

——帕特里克·法拉利,法国3DZ公司CEO

在新的工作流程中,首先使用3D扫描仪对患者的面部进行扫描,然后利用CAD软件根据扫描结果设计面罩。在扫描前,医生会在患者脸上轻轻做标记,以便于记录DMDG装置的位置。随后,技术人员使用数码笔将标记的位置点准确地添加到设计中。面罩就能通过 Fuse 1 SLS 3D 打印机打印出来,成品将以它作为阳模,通过热成型技术进行制作。

用Fuse系列SLS 3D打印机打印的面罩

同时,为了解决面罩外包价格昂贵、工期长等问题,该中心一直希望能够找到内部直接自产的方案。沃维尔先生对此表示:“卫生部门不会为我们机构开发这类设备提供相应资助。项目能够顺利进行,主要依赖于捐款。另一个关键因素是我们使用的 Formlabs 打印机价格适中,符合我们的预算需求和制作需要。”

舒适体验:优化治疗过程,提升疗效

针对新的工作流程,阿里亚斯博士表示:“因为制作速度更快,患者不再需要忍受闷热的石膏条,体验感更舒适。同时,值得一提的是3D打印结果一直都令人很满意。在整个流程中,我们需共同思考如何准确地放置伤口生长与成熟装置(DMDG)设备,这也是矫形师的培训关键。因为我们要根据需求,非常巧妙地在瘢痕位置添加不同形状的浮雕区域。”

浮雕区域是在3D打印的硅胶模具上手工制作而成,工作人员将以它为阳模,再将透明塑料片进行热成型加工,最终制成成面罩成品。

根据受伤程度和康复需要,患者通常会在中心接受一年以上的治疗。在这段时间里,他们会在中心一直生活,保持学习。他们也会集体出游,参加音乐会等各种活动,为外面的生活做好准备,学会去适应他人的目光。

“这一年多以来,我每天戴着面罩。刚开始的时候,我确实会感觉有些奇怪,不是很舒服,总想把它摘下来,但很快就会习惯。甚至没有带面罩的时候,还有些不习惯,所以现在我很习惯戴着面罩。我觉得这对皮肤恢复是有效果的。一年前,我的皮肤和现在完全不一样,当时更红肿,也更硬,而现在感觉好多了。

——劳拉·威贝尔,罗马法拉利中心患者

全球共享:推广发明,造福患者

罗马法拉利中心不仅为法国近25%的严重烧伤儿童提供治疗,同时也与意大利、约旦等其他国家的诊所展开合作。

“自从一年前,我们确立了新的工作流程,截止到目前已经生产了超过一百只面罩。这种制作方法是传统手段无法实现的。现如今,我们的装配员已经熟练掌握了工具和流程,并随时都可以根据需求制作这些面罩。我们的生产方法和工具都是独特的,也比其他机构更为有效。我们希望找到优秀的合作伙伴,为我们提供扫描仪支持,并帮助医生设计出医疗设备。我们希望以较低的成本生产这些设备,使更多的人从这项创新中受益。”

——克里斯托弗·代巴,罗马法拉利中心总经理

罗马法拉利团队已用新的数字化工作流程为一百多位患者提供了治疗,如今,他们希望他们的创新发明能惠及更多患者。

得益于数字技术的应用,该中心也能够为远离里昂的患者提供治疗。最近,罗马法拉利中心与远在约旦的无国界医生组织展开合作,医生对患者的面部进行扫描,将扫描文件发送给儿童康复中心。通过这样,该团队就能在法国制作加压面罩,并运往约旦,造福更多患者。Formlabs 也会始终如一地为这项爱心事业提供帮助!

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