骨关节损伤与骨关节炎等是影响人类健康最常见的关节疾病之一。中国骨关节炎患者人数已超过1亿，并有逐年上升趋势，给社会和医疗资源将带来沉重的负担。严重影响中老年人健康水平与生活质量。研究非药物治疗包括康复辅具治疗的手段显得尤为重要。患者的性别、体型不同，病情差异较大，只有符合患者自身病情的个性化矫形支具才能达到对骨关节损伤与骨关节炎的治疗取得最佳治疗效果。增材制造又称3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料通过逐层堆叠累积的方式制造三维实体的先进技术。作为数字化技术集中体现的3D打印技术近年来发展迅速，为生物医学的发展注入了新的活力，是实现精准化、个体化、远程化治疗的有效手段。3D打印产品改变了传统的少品种、大批量的生产模式，转化为现代的多品种、小批量、个性化的生产模式，将使符合个体的个性化骨关节康复矫形辅具成为可能，并在时间成本及经济成本上，较传统产品具有更为明显优势,是工业4.0时代的一个重要特征。

        中心王金武团队通过研究膝关节生物力学机理，依照临床需求，结合计算机辅助设计技术和3D打印技术，个性化设计和制造康复辅具，结合实地调研，从骨关节康复辅具的临床病理、辅具设计及制造、临床使用等多方面探究并设计、制造安全、有效的定制式增材制造膝关节矫形器，用于治疗膝关节内翻、外翻畸形，各种病因引起的膝关节炎，膝关节术后康复等的辅助治疗，膝关节半月板、内外侧副韧带、前后交叉韧带损伤等需关节固定或局部支撑的膝关节疾病。建立有效的膝关节三维生物力学分析模型对患者膝关节部进行CT断层扫描，将扫描数据资料导入三维重建软件，通过阈值分析，空洞填补后重建出股骨子模型、髌骨子模型、胫骨子模型与腓骨子模型。基于此模型建立膝关节的有限元分析模型，对组成关节的各部分力学本构特性描述中，将骨及关节软骨定义为各向同性的均质弹性材料，半月板定义为各向同性或横观各向同性的弹性材料，韧带定义为考虑纤维方向的各向异性超弹性材料。有限元分析研究的主要内容有：在外力或外力矩作用下，内外侧半月板及关节软骨的接触压力、最大压应力、剪应力情况，膝关节主要韧带受力、变形及在维持膝关节稳定中各韧带作用的量化描述，膝关节组织材料力学特性变化对膝关节运动及各部分受力的影响。采集患者膝关节的CT、MRI等影像学数据，并导入计算机进行数字化处理与存储。对变量化参数赋予不同数值，得到不同大小和形状的矫形支具，通过有限元分析骨关节应力分布情况，得到最适合患者的个性化设计方案。单髁性膝骨关节炎患者临床适配佩戴，并临床随访患者佩带个性化支具前后的膝关节疼痛变化、患者的本体感受与长时间佩带后的日常生活能力改善情况。研究患者佩带个性化膝关节矫形支具前后的运动学与动力学参数变化，并验证支具治疗的有效性。

        膝关节矫形器作为一种与人体密切接触的康复辅助器具，个性化设计和制造尤为必要，随着计算机辅助设计技术和3D打印技术的发展，个性化设计和制造矫形器成为可能。一方面，科研机构和企业要抓住机遇，积极发展康复辅具，另一方面，我国也应当发展新技术的应用，发展个性化辅具的研制和销售市场。对3D打印个性化膝关节矫形器的临床转化进行研究并申请注册证，可以加速我国3D打印和康复辅具市场的发展，缩小与欧美日等国家的差距，更能服务于老年人、伤残人士等，造福社会。