物治系「數位化足部矯具評估與實作」

文/照片：物治系張祝芬

本次課程由陳鴻彬義肢矯具師主講。陳鴻彬博士是國立臺灣大學醫學工程學研究所博士，也是通過美國西北大學義肢矯具學學程、並且取得美國義肢矯具認證委員會(American board of certification in orthotics and prosthetics)合格認證的義肢矯具師。在台灣，目前也僅有4名通過合格認證的義肢矯具師，是相當難得的義肢矯具專業人才。

在本次的課程活動中，陳鴻彬博士分別介紹《足部矯具(即矯正鞋墊)與取模》以及《數位化義肢矯具之3D掃描》兩大課程核心，不僅讓我們深入了解傳統與現代足部矯具製作技術的差異，更讓我們體會到醫療輔具設計在臨床應用中所需要的專業知識與實作能力。

一、足部矯具與取模——從生物力學到矯正鞋墊設計的實務應用

陳鴻彬博士首先從足部生物力學的基本概念開始，說明了距下關節(Subtalar Joint)對足部穩定性的關鍵性。陳博士透過分析距骨與跟骨的互動關係，進而詳細解釋了內翻與外翻的產生原因、以及這些現象如何牽動整個身體的閉鎖鍊機制，使我們了解到足部問題絕不單只是局部性的結構異常，而可能會導致全身性的代償動作與姿勢問題。

陳博士進一步以足弓的分類（內足弓、外足弓、橫弓）切入，結合站姿足壓分布、以及走路的步態站立期足壓中心動線的變化，說明如何透過足印(Foot Print)評估個案的壓力分布、進而設計出適合個案的個別化的矯正鞋墊。此外，陳博士也告訴同學透過檢視患者慣穿鞋子的鞋底磨耗情形，亦可簡單評估患者平時走路的足壓分布狀態。

陳博士在課堂中也介紹了矯正鞋墊的兩大設計原則：「全接觸(Total Contact)—足底均壓」與「維持距下中立姿(Subtalar Neutral)」。透過這兩大原則，可以有效幫助病人重新排列足部結構，達到減少不良受力、進而提升行走的穩定性與舒適性。陳博士也徵詢患有足部或是下肢不適的同學擔任受評者，實際示範如何評估個案的足部問題、以及取得個案維持距下中立姿的技巧。

在進階講解有關數位化3D掃描應用於義肢矯具之前，陳博士也先介紹三種常見的取模方式：石膏繃帶、踩模盒與數位立體掃描。石膏繃帶雖然是黃金標準，精準度高、擺位精確，但是過程耗時耗力；踩模盒則適用於業界量產，操作快速，但若操作技巧不佳可能出現姿勢擺位的誤差；而數位立體掃描則提供省時又環保的現代方案，但仍需克服操作技術與姿勢穩定性的挑戰。

二、數位化掃描與3D列印——義肢矯具的創新製程

隨著現代科技的進步，臨床實務已導入「數位化義肢矯具製作流程」。陳博士首先解釋傳統「手工製作流程」與現代「數位化製作流程」的差異。傳統流程必須經歷取模(陰模)、灌模(陽模)與調整、成型與研磨、試穿與修改等步驟，程序繁瑣、耗時。而數位化流程則簡化為數位化三維掃描、數位化修模與結構設計、3D列印、試穿與修改的步驟，可顯著提高製作效率。

在數位化設備方面，陳博士先介紹了多款3D掃描設備，包括Artec Eva、EinScan H2與EinStar，並說明不同機型在成本、解析度、搭配的軟體功能與應用情境上的可能差異。在義肢矯具的實體製作技術層面，陳博士也講解「加法製程(Additive Manufacturing，3D列印)」與「減法製程(Subtractive Manufacturing，CNC雕刻)」的差異。3D列印藉由層層堆疊的方式創造立體結構，適合製作複雜且客製化的裝具；而CNC則以雕刻方式去除多餘材料，適合大量生產與高剛性需求的結構件。

接著，陳博士也引導同學以智慧型手機搭配軟體，實際進行三維掃描的操作實務練習。陳博士以臉部掃描為示範，並解釋如何搭配結構光掃描與Photogrammetry(相片重建)技術取得臉部的3維圖像，接著也帶領同學實際操作掃描軟體介面，教導基本指令操作如選取、反選、刪除、重繪、修邊與補洞等修圖技巧。最後，陳博士示範與講解如何將掃描資料透過增厚、圓滑等功能進行修整，完成一個可列印的數位模型。

透過本次的課程活動，不僅幫助同學理解足部矯具設計與製作的理論基礎，更進一步導入數位化科技，讓同學能實際操作3D掃描的數位化流程，親身體驗AI技術在義肢矯具領域的實質影響：從評估、設計到製造，不僅提升效率，更強化了個人化與精準化的醫療品質。