保羅·特珀爾生來就沒有左手小臂。三歲那年,他開始穿戴假肢。傳統(tǒng)假肢線纜外露,模樣丑陋,笨重不堪,給小保羅留下了深重的心理陰影。他這樣描述自己的第二款假肢:“那是一款非常糟糕的裝置,就像一個雙鉤,用肩帶固定在身上而已,非常笨重,也很難看。”自那以后,他對假肢十分抗拒。
假肢技術(shù)發(fā)展遲滯,20世紀早期與20世紀晚期的假肢幾乎沒有區(qū)別。
90年代初期,保羅開始在德國貝恩堡Sanit?tshaus Klinz診所就診。1997年,該診所的矯形專家卡斯滕·蘇勒成為保羅的主治醫(yī)師。醫(yī)患兩人一道,不斷探索矯形修復(fù)領(lǐng)域的前沿科技。
矯形專家卡斯滕·蘇勒
2017年春,卡斯滕開始計劃為保羅打造一款高端仿生臂。“我們要給你制作一款新手臂,它會比你之前使用過的假肢都要好得多,甚至比你見過的任何一款都要好。你怎么看?”保羅欣然同意。
項目過程
1
打造原型
卡斯滕巧妙融合了自己在矯形學(xué)領(lǐng)域多年工作的豐富經(jīng)驗、獨特的設(shè)計構(gòu)思、三維掃描以及3D打印領(lǐng)域的*新成果,在極短時間內(nèi)打造出了**款原型仿生臂。保羅一次次地試戴,不斷嘗試匹配效果,進而調(diào)整設(shè)計。幾周過后,原型義肢漸漸呈現(xiàn)出卡斯滕對*終成品的構(gòu)想。
2
挑選三維掃描儀
但卡斯滕發(fā)現(xiàn),他們的想法很豐滿,現(xiàn)實卻很骨感。手中的工具嚴重拖了他們的后腿。尤其是用于采集殘肢三維數(shù)據(jù)的三維掃描儀,遠遠滿足不了項目的需求。
卡斯滕談到此表示,“在使用三維掃描技術(shù)前,我從未想過三維掃描儀之間存在著如此大的差異。我以為掃描儀就只是掃描儀而已,頂多在精度和捕獲速度上有些許差異。但在實際用過之后我才發(fā)現(xiàn),兩臺掃描儀之間可能是一輛普通轎車和蘭博基尼之間的差距?!?/span>
診所的矯形設(shè)計師瑪麗亞·柯立茲解釋道:“我們過去嘗試過多款三維掃描儀,包括Creaform公司推出的Go!Scan掃描儀和微軟推出的Kinect掃描儀,但掃描效果都不理想,要么精度不夠高,要么捕獲幀率不夠高。如果患者在掃描時發(fā)生移動,這些掃描儀就會出現(xiàn)拼接失敗的情況。我們不得不將相關(guān)部位重新掃描一遍,否則,后期編輯和拼接工作會相當(dāng)困難,*終效果也會比較差?!?/span>
矯形設(shè)計師瑪麗亞·柯立茲
于是
他們找到了
德國的埃太科大使級經(jīng)銷商KLIB公司
KLIB公司推薦了Eva掃描儀和Space Spider掃描儀
并向他們提供了相應(yīng)的培訓(xùn)。
戳這里,查看Eva掃描儀和Space Spider掃描儀的詳細信息
Artec Eva: 高效精準(zhǔn)的專業(yè)3D掃描儀,曾為奧巴馬進行3D掃描
Artec Space Spider: 計量級精度工業(yè)3D掃描儀
與傳統(tǒng)的石膏鑄模方法相比,使用三維掃描技術(shù)采集數(shù)據(jù)能節(jié)省大量時間。在記者采訪時,診所技師現(xiàn)場演示了兩種方法的對比。石膏鑄模從頭至尾需要2.5小時,而Eva僅需12分鐘,且精度表現(xiàn)更勝,所采集的數(shù)據(jù)可保存在電腦中,留待以后繼續(xù)使用。
進行數(shù)據(jù)采集
Eva漂亮地為保羅完成了數(shù)據(jù)采集工作,將仿生臂制作推向了下一個階段。
瑪麗亞為保羅進行三維掃描
4
仿生臂出爐
10個月后,仿生臂終于誕生了??ㄋ闺贕eomagic Freeform軟件中完成了剩余的設(shè)計工作,使用PA2000塑料3D打印出手臂部分,從Ottobock公司購買了智能仿生手,并使用藍色硅樹脂填充殘肢與仿生臂的接觸部位。仿生臂內(nèi)部線路連接殘肢上的兩根電極,可讀取并傳達肌肉電信號。當(dāng)保羅想要移動左臂時,他的大腦向相應(yīng)肌肉下達指令,傳感器讀取肌肉電信號,仿生臂即刻做出響應(yīng),完成動作。
任何言語都難以形容保羅的欣喜之情。他這樣說道:“這款新手臂真的太贊了!肘部活動角度超過90度。我永遠不會忘記,這是我人生中**次用左手拿起一杯水放到嘴邊,還喝了一口!”
上天的不公再也無法限制保羅的人生?,F(xiàn)在,他全情投入自己的興趣愛好:騎摩托車、修摩托車。仿生臂與他完美融為一體,幫助他使用扳手和螺絲刀,抓取零件。靈巧的十指能夠輕松操作墊圈和火花塞。這是保羅從童年以來夢寐以求的一切。