3D打印定制辅助器具在学校环境中的有效性：提升残疾学生功能与生活质量的探索性临床研究

《Scientific Reports》：Effectiveness of 3D printed custom assistive devices in the school environment

本研究针对残疾学生在校参与度低、个性化辅助设备缺乏的现状，开展了一项基于3D打印技术的定制辅助器具（CAP）干预研究。通过为期4个月的探索性临床试验，研究人员为11名4-16岁的残疾学生设计并迭代优化了32种个性化辅助设备。结果显示，CAP显著提升了学生的社会参与权（p=0.021）、情感福祉（p=0.042）及功能适应性（PIADS评分：适应性1.92，能力1.89），同时教师对设备功能性（ServQual评分6.20/7）与服务责任感（6.47/7）给予高度评价。该研究证实了低成本、高定制化的3D打印CAP在教育场景中的可行性与有效性，为推进包容性教育提供了实践依据。

　　

在当今教育领域，如何为残疾学生提供有效的支持工具，帮助他们充分参与校园活动，仍是一个亟待解决的挑战。传统市售辅助设备往往价格高昂、适配性差，难以满足学生快速变化的身心需求。尤其对于成长中的儿童而言，身体功能、活动能力和社交需求的动态变化，要求辅助工具具备高度的灵活性和个性化特征。然而，现有研究多聚焦于特定产品的案例描述或成本效益分析，缺乏对定制化辅助产品（CAP）在真实教育场景中系统性效果的探索。

为此，来自巴伦西亚圣文森特马尔蒂尔天主教大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了一项创新性研究，旨在评估3D打印定制辅助器具对残疾学生功能独立性和生活质量的实际影响。该研究通过严谨的临床实验设计，深入分析了CAP在改善学生社会参与、情感福祉及日常活动表现方面的潜力。

研究人员采用了多项关键技术方法：首先，通过便利抽样从西班牙巴伦西亚两所特殊教育学校选取11名4-16岁残疾学生作为研究对象，其诊断以脑性麻痹（5例）和脊髓性肌萎缩症（2例）为主。其次，采用迭代设计流程，基于计算机辅助设计（CAD）软件和Creality Ender-3 3D打印机，使用PLA材料（填充率40-70%）为学生个性化开发辅助器具，涵盖如厕卫生、沟通管理、书写参与等关键活动领域。此外，研究通过KidsLife生活质量量表（含8个维度）、辅助设备心理社会影响量表（PIADS）和服务质量量表（ServQual）进行量化评估，并利用Wilcoxon符号秩检验和线性回归模型进行统计分析。

研究结果

生活质量提升显著

KidsLife量表数据显示，CAP干预后学生在社会包容（p=0.013）、权利保障（p=0.021）和情感福祉（p=0.042）维度得分显著提高。例如，项目“72. 享有与他人同等机会参与活动”的评分从2.55升至2.91，表明辅助器具直接促进了学生的活动参与权。而物质福祉、身体机能等与家庭环境密切相关的维度未呈现显著变化，印证了CAP的干预效果集中于学校场景。

功能独立性增强

PIADS评估显示，学生的能力（平均分1.89）和适应性（平均分1.92）提升明显，自我尊严（1.60）改善相对温和。进一步分析发现，能力与适应性呈强相关性（r=0.872, p<0.001），线性回归表明能力变化可解释适应性60.3%的变异（R²=0.603）。这一结果凸显了CAP通过提升具体活动能力，间接增强了学生应对环境需求的灵活性。

满意度与实用性并存

ServQual问卷中，教师对服务责任性（6.47/7）和设备功能性（6.20/7）评分最高，但实物属性（如耐用性）评分较低（5.62/7）。实践中，填充率低于45%的早期设计易损坏，但通过迭代优化后设备稳定性显著改善，体现了3D打印技术在快速原型制作中的优势。

结论与讨论

本研究证实，定制化辅助产品（CAP）能够有效提升残疾学生在校期间的功能独立性和生活质量，尤其在促进社会参与、保障活动权利及增强环境适应性方面作用显著。3D打印技术作为低成本、高定制化的实现工具，不仅加速了产品的迭代优化过程，还通过融入用户（教师及学生辅助人员）的反馈，确保了设备的实用性与接受度。值得注意的是，CAP对自我尊严的改善相对有限，提示未来设计需进一步关注心理层面的个性化需求。

此外，研究的局限性包括样本量较小、缺乏对照组以及部分评估工具仅能进行单次测量，未来需通过更大型的随机对照试验验证长期效果。尽管如此，该研究为包容性教育中辅助技术的应用提供了重要实践范式，强调了以用户为中心的设计流程在特殊教育支持系统中的核心价值。通过将工业设计、互动服务与系统化支持相结合，CAP有望成为推动教育公平的有力工具，为残疾学生创造更包容、更赋权的学习环境。