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中華顧問工程司
 

【智慧醫療新星】工研院:讓輔具的設計到印製更符合使用者

工研院雷射積層製造科技中心副主任洪基彬;邱倢芯攝影

眾所皆知的是,少量多樣客製化生產模式已成為近年來製造業的趨勢。然而在醫材領域當中,對於客製化的需求將會較一般製造業領域來得更高,其原因在於每一位病患的身形不一,目前世代中輔具的S、M、L三種大眾化尺寸早已不符合時代的需求,也因此近年來在醫材應用中時常聽聞「3D列印」的重要性。

然而,光是擁有3D列印技術仍稍嫌不夠,若是在列印前沒有做到完整的設計評估,也常常會造成設計物列印失敗的情況;因此,工研院雷射積層製造科技中心提出了3D列印醫材共創服務平台架構,其整合掃描、雲端、結構優化、製程模擬,以及列印等5大功能,以打造出醫生與醫材供應者間,可即時有效完成適切病患所需的客製化3D列印醫材設計與製作平台。

醫生的參與 讓此型服務平台更具價值

對於此一共創服務平台的運作流程,工研院雷射積層製造科技中心副主任洪基彬舉例,假若有一位罹患媽媽手(腕部靠拇指側肌腱發炎)的主婦前往醫院求診,醫生可利用平台中所整合的自主掃描系統掃描患者患部,而後此一影像檔案將會直接上傳至雲端,平台則可利用3D建模技術建置出虛擬的人工手,之後系統即可依照手部樣貌在加以設計出適切的輔具雛形。

當然,僅有輔具雛形是不夠的,系統也將可進一步地讓輔具結構優化,最重要的是,在此一平台中患者的主治醫師將參與其中,設計好的輔具設計檔案必須先行給醫師查看,讓專業醫師判斷系統所設計出的輔具是否可直接採用,待主治醫師確認可行後,平台將會進行結構及製程分析來判斷輔具是否真的列印得出來,或是輔具的一隅是否會影響患者手部動作,或是強碰骨頭造成疼痛等,待到所有的流程都確認可行後,平台才會將輔具印製出來。

洪基彬認為,過去許多3D列印產品幾乎都沒有經過這一類平台的先行評估,因此常常造成設計物列印失敗的情況;若是透過此一共創平台,將可替醫院省下許多列印的時間、材料與設備的損耗。再加上,醫生將會加入共創平台一起了解輔具的設計,未來產品將不再是以工程人員的設計角度出發。

讓病患同步達到復原及復健

另一方面,洪基彬也說明,此一平台未來的商業模式,將會是IC設計公司與OEM廠商合作的概念,也就是說,醫療院所將會提供列印前期的設計,在整體確認可行後才會將產品交付給醫材供應者生產。利用過去分工的概念,即可讓醫生不再需要擔心後端的製程生產問題,工作分工化則可讓讓作業單純化。

過往醫師若採用3D列印製作的輔護具,至少有掃描、建模、設計、模擬分析及列印等5個步驟,相當費時。以手部掃描為例,工研院此次開發360度無死角的光學掃瞄系統,藉由自動化快速建模技術、拓樸優化技術,以及製程模擬分析,即可快速建立符合人體工學的輔護具3D模型,搭配上3D列印材料及製程與設備製作技術,醫材將可於在地醫療院所就近列印客製化醫材,最快一天內就可交件。

洪基彬指出,台灣在全球材料科學的研發實力,加上台灣優秀的醫生與他們的醫療經驗,和台灣IT產業所具備的ecosystem,讓台灣在這領域具有很強的競爭優勢。

因此工研院在設計這套系統時,藉由半導體分工的概念,並讓醫生能參與,因為越多醫生的參與,該服務平台將可累積、匯聚這些醫生的經驗值,以及所有曾參與客製化輔具作業的病患之相關生理數據,加上工研院對於各項新興材料的積極投入研究,將可大幅縮短整個客製化輔具的時程,未來目標期待在30分鐘內可以完成從設計到列印的整個作業。不僅可以大幅縮短病患的等候時間,更可以讓病患在使用輔具的過程中,同時達到復原與復健的目的。

工業技術研究院雷射與積層製造科技中心(展示位置:A0511a)將於6月21~24日在世貿一館由經濟部國貿局主辦的台灣國際醫療展覽會(https://www.medicaretaiwan.com/zh_TW/index.html),展示完整的3D列印醫材共創服務平台,讓所有與會者真正感受到一個以病患為中心、一個醫生全程參與、一個以服務為基礎的輔具3D列印平台,可以為使用者帶來的便利、舒適與感動。