矫形器是用于预防或矫正四肢、躯干的畸形或治疗骨关节及神经肌肉疾病并补偿其功能的装置。据估计，在美国，矫形器的需求量将从1995年的5600万增长到2020年的7300万件。相比一般产品，个性化矫形器得佩戴更加贴合、舒适，也能够更好地起到功能补偿的作用。

传统的个性化矫形器的制作主要是通过石膏造模法制造，这种方法的制造周期和成本都很高。美国密歇根大学矫形器和假肢中心开发了面向矫形器的网络设计和增材制造系统（Cyber Design and Additive Manufacturing，CDAM）。该系统包括四个核心功能：

• 三维形貌捕获：医生使用3D扫描仪对病人患处的外形进行扫描，并上传扫描数据至网络设计中心（Cyber Design Center）。
• 个性化矫形器的设计：医生使用CDAM系统的设计软件Standard Cyborg®，进行患处骨骼肌肉区分、边缘定义、厚度设置等工作，实现个性化矫形器设计。
• 个性化矫形器增材制造：矫形器制造采用熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）。根据设计好的矫形器STL模型，生成FDM设备的控制程序，该程序可以被下载到增材制造设备上。矫形器制造可选择的材料ABS、PLA、尼龙或碳纤维增强尼龙等材料。
• 测试与临床评价：参考矫形器临床前测试的各项标准，通过有限元方法对设计结果进行校核和评估；医生协助患者穿戴矫形器，通过步态测试，评估患者穿戴矫形器后的功能恢复程度。

为实现以上功能，CDAM系统包括涵盖硬件服务、软件服务、平台服务和基础设施服务四个部分。系统的硬件服务为FDM设备；软件服务则向用户开放了相关CAD/CAM和有限元软件的使用权限；平台服务允许开发者提供新的应用模块；基础设施服务则提供了高性能的计算机和服务器。

CDAM系统的一个重要目标是缩短矫形器的设计制造时间，使得患者能够在一天之内获得个性化的矫形器，从而不需要多次往返医院。目前，该系统已经在密歇根大学矫形器和假肢中心投入使用，实现了对足踝矫形器的设计制造和临床评估。

参考文献：

1. A. Shih, D.W. Park, Y.Y. Yang, R. Chisena, D. Wu, Cloud-based Design and Additive Manufacturing of Custom Orthoses, Procedia Cirp, 63 (2017) 156-160.
2. Y.A. Jin, J. Plott, R. Chen, J. Wensman, A. Shih, Additive Manufacturing of Custom Orthoses and Prostheses-A Review, Additive Manufacturing, 12 (2016) 77-89.