截止2021年，中国残疾人联合会数据显示，中国约有8500多万残疾者，其中截肢者约1000万左右，这意味着千万人需要依赖假肢来维持正常生活的可能。然而，传统假肢制作的高昂成本和复杂工序使得很多残疾人难以负担费用，或者需要面临漫长的等待期，此外，由于传统假肢的材质、重量等因素，患者长时间佩戴可能会引起不适，这不仅限制了他们的自由和生活质量，也加重了他们的心理和经济压力。然而，随着科技的不断进步，3D扫描结合3D打印技术提供了定制化、快速和经济实惠的解决方案，为残疾者带来了新的希望。

今天，我们要讲的就是B站up主 Owen来造（下称“欧文”）通过3D技术为患者定制假肢的故事。

粉丝求助

四个月前，欧文收到了一位粉丝私信，讲述了他的父亲多年前因意外导致左脚掌截肢，只剩下脚跟部分，然而，受当时技术限制，医院制作的传统假肢不仅价格昂贵，而且无法完全贴合脚部，长时间穿戴还会引发疼痛和身体其他部位的不适。因此，他找到了欧文，希望通过3D打印的高定制化解决上述问题。

但由于国内外在3D打印假肢领域仍处于探索阶段，欧文决定亲自无偿帮助粉丝，并与大家一同分享研究3D打印假肢的整套流程。

为了制作出舒适合脚的假肢，我们需要考虑到这位伯伯平时的步态和行走方式，以及他在日常生活环境中可能遇到的各种路况。此外，还需要了解他目前使用的假肢存在哪些不便之处，以及哪些部位会引起疼痛和疼痛原因。带着这四个问题，欧文前往了这位粉丝的家中。

传统假肢的束缚

伯伯在1992年花费一万多制作的假肢仅使用不到一年就损坏，而假肢上的黑色部分则是他32年来多次修修补补的痕迹。这种频繁的修复无疑给伯伯带来了许多不便和困扰，而且都只是暂时性的改善方案，没有真正解决他的困境。

目前的假肢需要经过三层固定才能实现行走，这也导致伯伯穿着假肢的左脚显得格外臃肿。

为了穿戴假肢，伯伯必须选择比正常鞋码大的高帮鞋，通过鞋带将假肢固定在鞋子内部。

此外，在假肢的高位处还需要使用绳子进行额外的固定。

最后将袜子反过来包裹假肢，以勉强保持固定状态以供行走使用。

为了穿戴更加舒适，伯伯还在假肢内垫入海绵垫，起到缓冲作用。然而，在患肢处仍然明显可见长期磨损的痕迹，这些部位也是伯伯经常感到疼痛的地方。

但欧文注意到，伯伯在行走时似乎有些用力不足，并且由于假肢的厚度达到2.5cm，导致左右脚高度差过大。加上伯伯的走路姿势问题，使得腿部长期受力不均，进而导致右膝盖的严重劳损。

第一次制作

对于新的假肢，伯伯希望它更轻便软弹，以减少患处的疼痛。了解了基本情况和需求后，欧文开始了制作假肢的第一步，即使用3D扫描仪对患肢进行3D扫描，这一步骤至关重要。欧文使用的是知象光电Revopoint MIRACO 3D扫描仪，它能将患肢转化为高精度的三维数字模型。

欧文在患肢处贴满了标记点，并用标记点拼接模式进行扫描，以实现更准确的捕捉定位。为了使新假肢尽可能接近于原有的大小和形态，他还对伯伯的右脚进行了扫描。

扫描完成后，欧文使用Revopoint 3D扫描仪配套处理软件Revo Scan对模型进行精细化处理。通过3D打印，他得到了一个1:1的模型。

患肢模型有了，一个问题也随之而来——哪种假肢才能让伯伯走路更加顺畅自然呢？经过一番资料查询，欧文了解到，对于失去脚掌的患者来说，假肢最重要的功能之一就是恢复脚掌滚动的功能。观察伯伯的行走步态，假肢并未能很好地实现这一动作，仅仅是被带动提起，并没有发力。在只有小腿和脚跟的情况下，什么样的动作或发力方式能让假肢实现自然的滚动动作？具体的发力点又在哪里？

绝知此事要躬行，被这些问题困扰好几天后，欧文决定给自己设计打印一个假肢，并亲身体验。他将自己的脚掌和脚趾部分固定，将其作为假肢的一部分，然后绑起小腿和脚跟部分，尝试使用小腿和脚跟发力走路。

欧文发现，在他走路时，小腿会向前弯曲，脚跟向后推动，这样假肢就会自然地形成滚动动作，并且主要的发力点在小腿正面靠上和脚跟处。然而，在多次走动后，他发现滚动动作还是不太连贯协调。通过与平时走路的动作反复对比，欧文意识到主要区别在于脚趾部分，脚趾并不一定需要参与滚动这一动作。

因此，欧文决定再次通过3D打印制作一个没有脚趾的假肢。不出所料，这次的行走体验更加自然流畅，这也印证了欧文的想法：脚趾不参与滚动动作反而有助于提高步态的连贯性和舒适度。

明确了假肢的设计思路和重点，欧文将患肢的模型和设计图导入到VR中进行建模。除了勾勒出假肢的外形，最重要的是确保内部结构与患肢贴合，在保证包裹性的同时，还需要预留出一定空间以便穿戴，确保良好的血液循环。

完成3D打印后，欧文使用患肢模型进行实验穿戴，穿脱过程并没有遇到太大问题，然而，尽管使用了TPU软材料继续打印，由于结构或密度的原因，假肢内部空间仍然感觉较硬，穿戴时不够舒适。此外，鞋舌部分的强度也不够。

欧文首先尝试使用旋转纽带对假肢进行固定，紧接着又进行了一系列实验：使用相同材料打印不同内部结构和密度的模型，以找到软硬度和强度之间的关系。鉴于目前欧文对假肢各个部位的受力情况、软硬度和强度的认知仍然是推测性的，他决定打印出两款具有不同密度分布甚至是结合不同材料的假肢。这样，伯伯可以根据自己的习惯进行体验，并提供使用一段时间后的反馈。

3D打印假肢仍需改进

假肢制作完成，欧文带着模型再次来到粉丝家中。这次拜访的目的则是让伯伯亲身体验3D打印假肢1.0，指出存在的问题和优点，以供欧文对下一代产品进行调整和改进。

显而易见，与之前的版本相比，3D打印假肢更加小巧轻便，重量从原来的496g减少至151g，厚度从2.5cm降至8mm。令欧文惊喜的是，假肢的穿戴体验比他之前想象的更加顺畅方便，并且其包裹性很好，只需扭紧旋钮就能直接行走。之前最关注的脚掌滚动问题也未出差错，走路变得更加自然，几乎看不出那只脚穿了假肢。

但经过一个小时的反复测试以及伯伯四天的穿戴体验反馈，假肢的一些问题却逐渐显露出来。首先，3D打印材料在与瓷砖接触时容易打滑，存在安全隐患。其次，假肢的前掌部分设计过窄，容易发生左右侧翻，缺乏稳定性。第三，右侧的鞋带会勒到脚腕，舒适感大打折扣。另外，假肢的材料过于硬，长时间穿戴会造成疼痛。更严重的是，假肢的外部结构已经塌陷，无法受力。

第一代3D打印假肢似乎存在不少问题，但欧文却说，“所有的这些对于我来说都是好消息，这样我能清楚的明白具体的受力点在哪里，知道下一步该如何修改设计和调整打印参数”。

第二次制作

吸取第一次的经验，欧文在新设计中采用了更加软弹舒适的材料。他在视频中解释，假肢的每个部分都有不同的强度和材料密度。黑色部分代表高强度区域，密度为50%。这样的设计既保证了高强度，还具备一定的弹性和缓冲特性，提供了良好的支撑性。白色部分是与患肢接触的区域，密度为10%。而脚跟和鞋底则做了渐变强度的处理，从硬到软，既保持了柔软的感觉，同时也兼顾了高强度的要求。

为了解决鞋带勒脚的问题，欧文将旋钮鞋带调整为外置式。既能固定假肢，又解决了勒脚的不适。最后，在鞋底贴上一层防滑膜，3D打印假肢2.0就完成了。

带着3D打印假肢2.0，欧文第三次登门回访。伯伯仍然穿着欧文第一次制作的假肢，3D打印假肢的重量和大小比起传统假肢缩小了很多，伯伯的鞋码也从40码换成了39码。通过这次改进，假肢的穿戴体验更加舒适，伯伯的行走和活动也变得更加自如。

在本次案例中，使用3D打印技术制作假肢的材料成本大约在50-60元左右，而完成整个打印过程可能需要花费两三百元，制作成本大幅降低。然而，对于假肢制作来说，设计模型才是最重要且成本最高的环节。此次设计制作假肢，欧文全程未收取任何费用，因此整个项目的成本看起来似乎很低。

但对于一般患者而言，无论是传统假肢还是3D打印假肢，不能只关注材料耗损费用，在前期沟通患者需求、设计假肢模型以及不断测试改进，一直到最终成型的整个过程中，付出的人力及设计成本绝不容忽视。

但相较于传统假肢的制作成本以及后期维护成本，3D打印假肢不失为一种极具性价比的解决方案：一旦设计完成3D模型，就可以重复打印出无数个假肢，这种可复制性使得3D打印假肢具有更大的想象空间。

视频发出后，这位粉丝在评论区留言说，“父亲因为腿的原因已经30年没跟家人外出旅游，现在有了新的假肢，他今年也有了一起出游的打算”。科技的力量正在于此，当它与人们的智慧相融合，疾病就不再是生命的绊脚石。

欧文在视频中使用的是知象光电Revopoint MIRACO无线一体式专业级便携三维扫描仪，一体式设计无需连接任何外部硬件即可轻松开始扫描。其搭载的6寸OLED触摸屏可随时查看扫描结果，远近景双幅面模式打破了扫描尺寸的限制，连续和单拍双扫描模式带来更便捷的扫描体验，4800万像素8K全彩技术让模型色彩更加真实，适配WIFI 6无线连接让数据传输更便捷。

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