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为解决犬类肢体截肢导致的运动障碍问题，巴西若昂佩索阿大学中心兽医诊所的研究人员开展 3D 外假体定制研究，结果显示该假体可有效改善犬类运动能力和生活质量，为兽医领域提供新方案。
研究背景
在巴西，犬类数量超过 6780 万，它们在人们生活中占据重要地位，人们对犬类健康和生活质量的关注度也日益提高。然而，肢体先天性畸形、因伤截肢或手术截肢等情况，给犬类的行动带来诸多不便。肢体截肢会引发犬类生物力学改变，影响其生活质量，缺乏运动和社交互动还可能缩短寿命。
传统的兽医骨科假肢分为内置假体（endoprostheses）和外假体（exoprostheses）。内置假体需通过手术固定在动物骨骼结构上，外假体则是外部固定。3D 打印技术出现前，假肢定制困难，难以满足不同动物的个体需求。而 3D 打印技术具有根据动物个体特征定制的优势，在工程和建筑等领域已广泛应用，在兽医医学领域也极具应用潜力，却尚未得到充分利用。为探索 3D 技术在犬类假肢定制中的应用，巴西若昂佩索阿大学中心兽医诊所的研究人员开展了此项研究，论文发表于BMC Veterinary Research。
研究方法
研究人员以一只左后肢截肢的 5 岁雌性混血犬为研究对象。他们先对犬进行全面身体检查，评估其身体状况。随后，测量截肢残肢尺寸，并以对侧完整爪子为参考，使用 3D 建模软件 Blender 3.6 构建 3D 外假体虚拟模型。建模过程中，通过模拟动物爪子解剖结构和角度，优化模型的运动和动态性能。利用打印的试验模型进行固定测试，评估尺寸和与动物的适配性，并进行多项生物力学测试，如关节高度测试、肢体角度测试、行走测试等，以此确定最终模型。最终模型采用聚乳酸（PLA）材料，通过熔融沉积建模（FDM）技术，由 Creality CR10 Smart 3D 打印机打印而成。打印后，对假肢进行打磨、添加内衬和防滑鞋底等处理。
研究结果
假体设计与制作
根据截肢残肢测量数据和对侧肢体参考，成功构建出 3D 外假体虚拟模型。经多次模拟和测试，对模型进行优化，最终确定的模型具有加固的固定杯、较大的固定区域和宽角度底座，以适应后肢运动模式，提供稳定性。
假体适配与效果
在适应和测试的第一天，将假肢固定在犬的截肢残肢上，犬立即表现出更好的体重分布，减轻了对侧肢体的负荷。在日常活动中，如移动、进食和与其他动物互动时，犬也表现出更高的舒适度。在为期四周的监测期内，假肢在使用两周后，鞋底橡胶出现一定磨损，更换为更厚的橡胶后未再出现问题。截肢残肢皮肤未出现任何损伤或变化，犬对假肢的接受度和适应性良好，能够自主行走，且步态自然。
研究结论与讨论
本研究成功为截肢犬定制了 3D 外假体，该假体采用低成本的 3D 技术和 PLA 材料制作。外假体相比内置假体，具有成本低、维护清洁方便、无需侵入性手术等优势。研究中使用的 PLA 材料，因其成本效益、机械特性、实用性以及安全性等优点，适合用于制作犬类假肢。同时，研究发现，外假体在犬类低肢体截肢（腕关节和跗关节远端）的情况下，成功率更高，适配性更好。
动物对假肢的适应过程需要循序渐进，主人的耐心和监督至关重要，积极的刺激有助于动物适应假肢。此次研究中的犬对假肢接受度高，适应效果良好，但长期来看，还需进行疲劳、拉伸和冲击测试，以确定假肢的失效点和潜在使用期限。此外，主人和兽医应密切监测动物的肌肉骨骼健康、步态和生物力学变化，及时调整假肢尺寸。
这项研究为兽医医学中假肢制造提供了新的可能性，展示了 3D 技术在定制动物假肢方面的巨大潜力，有望推动 3D 技术在兽医领域更广泛的应用，改善更多截肢或肢体畸形动物的生活质量。然而，目前 3D 建模和打印技术在动物科学专业人员中认知度仍较低，需要进一步加强该技术在兽医领域的推广和应用。
