专利名称：用于假肢或支架的可更换整形装置的制作方法用于假肢或支架的可更换整形装置相关文件的交叉引用本申请要求2010年9月14日提交的美国专利申请No. 12/881, 419^ReplaceableFairing For Prosthetic Limb Or Brace (用于假肢或支架的可更换整形装置)”、2009年11 月 9 日提交的美国专利申请 No. 12/615, 196 “Custom Braces, Casts And Devices AndMethods For Designing And Fabricating(定制支架、模型以及用于设计和制造的装置和方法)”、以及 2009 年 11 月 9 日提交的 PCT 申请 No. PCT/US09/63766 “Custom Braces,Casts And Devices And Methods For Designing And Fabricating(定制支架、模型以及用于设计和制造的装置和方法)”的优先权，美国专利Nos. 12/881，419和12/615，196以及PCT专利申请No. PCT/US09/63766被结合在此，作为参考。假肢替代缺失的肢体，例如臂或腿，并且因为包括疾病或事故的各种原因可能需 要假肢。在人一出生就具有缺失或损伤的肢体时可能需要人造肢体。所使用的假肢的类型主要由截肢或损失的程度以及缺失肢体的位置来确定。小腿假肢是附接到使用者膝部下方并且包括小腿、脚踝和脚的人造腿。大腿假肢是附接到使用者膝部上方的截肢处并且包括大腿和机械膝部的人造腿。桡动脉假肢是附接到使用者的肘部下方并且包括前臂和手的人造臂。肱骨假肢是附接到使用者肘部上方的人造臂。在世界上包括非洲的大部分的发展中地区，截肢的主要原因是与工业、交通和战争有关的事故。在较发达地区，例如北美或欧洲，截肢的主要原因是包括癌症、感染和循环系统的疾病。在美国，每年由于糖尿病、血管性疾病、事故和癌症而丧失大约100，000支腿。由于有这么多的截肢，所以存在对假肢的大量需求。假肢工程已得到了较大地改进。特别是，已经为提供增加的灵活性和功能性的假肢研发了人造膝部和人造脚。尽管假肢的工程和力学已经得到极大地发展，但却对于人类意在使用的装置的美学给予很少的关注。参照图1，所示出的现代的假体腿102具有窝122，该窝122具有与使用者的截除的腿的端部接合的凹面。窝122通过是将压力分配在截肢的端部上的加衬塑料的结构。窝122的底部附接到暂用假肢(pylon) 124，暂用假肢124是可以由钛或铝制成的管状支承件。暂用假肢可以通过挤压工艺制造。暂用假肢124的底部附接到可以是模制塑料结构的人造脚126。假体腿102还可以具有泡沫覆盖物128并且可以附接到窝122和暂用假肢124，以提供更一致的外形。各个窝122、暂用假肢124和脚126可以使用包括螺栓、螺钉或粘结剂的紧固件联接到一起。现有假肢的问题是它们忽视了人形的基本对称性。对称性是个体健康的可见迹象，而非对称性可以被视为健康缺陷。例如蜱媒神经炎(nervous tick)、中风、麻风病、象皮病(el印hantitis)等许多医疗状况作为非对称外观显示在病人身上。类似地，现有的假肢的非对称本性传达了使用者具有“医疗必要”并且强化了佩带者受到损伤或者有缺陷的信肩、O对于许多被截肢者，假肢的非对称外观比他们身体上的不适带来更多的麻烦。由于用来形成假肢的窝121、暂用假肢123和脚125是来自不同制造商的部件的集合，因而几乎不可能承担掩盖假肢的非对称外观的任务。由于窝121和暂用假肢123不是专门为身体的左侧或右侧设计的，因而部件可能不具有对称的外观。利用肉色的电测量泡沫罩127来改进外观的努力也存在问题。尽管罩127的横截面的直径可以比窝121、暂用假肢123和脚125更一致，但罩127不是人体腿部的准确尺寸的表示。模拟的人肉通常不像活人的并且可暗示着坏死的组织。类似地，支架通常被设计用于支承和保护受伤的肢体但不提供任何种类的对称性外观。存在用来在恢复期间支承和保护身体的一部分的多种类型支架。支架用于限制关节的运动并且有助于防止受伤或通过防止在受伤方向上的运动来允许关节的痊愈。支架可以是弹性的并且可以由包括一些硬部件的铰链或拉伸材料制成。弹性支架经常由提供独特的透气性和穿着舒适性的织物材料制成，例如棉、莱卡、尼龙或其它混纺物。这些支架符合提供自然的自由活动的肘部、腕部、腿和膝部。所需要的是具有对称外形并且还允许使用者改变和个性化外观的改进的假肢和 支架。
本发明针对一种改进的假肢和支架，该假肢和支架还包括允许使用者个性化和改变肢体或支架的外观的可拆装的整形装置。由假肢设计者使用计算机辅助设计(CAD)软件和计算机控制制造过程来创建假肢和整形装置。尽管假肢被描述为腿，但相同的过程可以用来制造假体臂，并且正因为如此，假体臂意在落入本发明的范围内。除了假体臂以外，包括脚、腿、臂、手和背部支架的支架意在落入本发明的范围内。假肢设计者首先使用计算机辅助设计系统创建虚拟肢体和整形装置。假体腿的设计可以包括窝、大腿、膝部、小腿和脚。如果使用者具有完好的腿，则可以设计具有匹配外表面的假体腿。为了准确地创建匹配的假体腿，首先测量使用者的完好的腿的表面。完好的腿的测量优选利用光学测量装置来完成。在优选实施方式中，使用了摄影测量过程，在摄影测量过程中，通过病人的多幅照片获得用于病人的表面数据。为了准确地测量病人的表面，可以以多种不同的方式向病人的皮肤施加参考点。例如，摄影测量法或激光扫描。在优选实施方式中使用了摄影测量过程，在摄影测量过程中，通过病人的多幅照片获得用于病人的表面数据。为了准确地测量病人的表面，可以以多种不同的方式向病人的皮肤施加参考点。表面应具有在每幅照片中可见的至少十二个良好分布的参考点以及用于物体的完整表面的至少二十个参考点。更多的参考点将导致物体的更准确的测量结果。标记可以是由直接布置在病人身上或者病人所穿戴的例如弹力织物的形状配合覆盖物上的墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带、粘贴物或其它记号形成的点。在一实施方式中，形状配合覆盖物的布料可以被印有点、纹理块或相交线的网格，使得病人一旦穿戴该覆盖物就将具有一组参考点。在又一实施方式中，光投射器可以用来将光的图案投射到病人身上。光的图案可以是斑点阵列、相交线的网格或者允许病人身上的点的图像被检测的任何其它图案。在病人身上用作标记的光可以是使用投射器投射到病人身上的白色或彩色光标记。可能需要多个投射器或镜子将光投射到病人的所有需要的表面上。除了用于获得病人的身体表面的表面轮廓的参考点之外，医生或从业者还可以标记病人身体的区域，以指示支架的其它特征的位置。例如，标记可以指示支架的端部边缘、加衬区域、骨骼凸起、皮肤的敏感区域、孔、窗口、病理位点(骨折或手术位点定位)、深层解剖(外棘突过程和脊柱对齐)凹陷区域以及待在支架中形成的其它特征，其中在凹陷区域处不应当将支架精确地制作成病人的轮廓。可以直接在病人身上或病人所穿戴的形状配合覆盖物上做标记。像参考点那样，附加的标记可以是墨水、墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带、粘贴物或其它标记并且必须提供清晰的视觉对比度。标记可以通过颜色或以其它方式进行编码，以指示待在标记处形成的特征的类型。不同的编码也可用来指示被识别出的区域中的变形的量或程度、窗口的类型或者其它支架特征。标记可以是提供附加信息的三维物体。例如，棒、箭头或其它物体标志可以指示关节的旋转轴线或其它特征。在已经标记了病人之后，将病人身体的需要模型或支架的部分布置在一个或更多个静止相机或视频相机的前方。相机可以面向病人身体的一侧或更多侧，并且可以彼此隔开已知的距离。在一些实施方式中，可以围绕病人布置一组相机，从而可以拍摄围绕周边的身体的完整的一组静止图像或照片。在一优选实施方式中，相机布置成两个相机组。可以 将这两个相机安装在将相机彼此隔开的托架上。所述两个相机朝向病人或病人的肢体在大致同一方向上对准目标但是偏移一角度。在一优选实施方式中，相机镜头可以在第一平面中彼此平行，在第二平面中朝向彼此成角度。间隔和角度允许两个相机各自拍摄包括病人身体的相同部分但是来自略微不同的角度的图片。根据图片对身体上的参考点进行三角测量以获得表面轮廓。如果需要围绕整个病人的照片，则可以围绕并指向病人布置三组或四组相机。可以将相机联接到使所有的相机被同时致动的单个开关。也可以将相机联接到闪光机构。可以通过致动一个相机的快门来触发用于一个相机的闪光灯。对准病人的其它相机可以包括光传感器，其使得它们的快门响应于灯的闪光而致动。由此，第一相机的致动将立即使得所有其它相机被致动。由于在零点几秒内拍摄所有图片，所以可以将身体放置在相机前方或之间，并且通常不需要固定病人或保持身体或肢体静止达延长的时间段。该快速图像捕捉特征对于例如儿科人字形绷带模型或兽医支架之类的儿科或兽医医学装置特别重要。对于其它类型的扫描过程可能难以保持婴儿或动物稳定。对于大多数儿童和动物，模型和支架是与明显的疼痛和发病率相关联的创伤经历。支架和模型的拆除和施加与不舒适性相关联。对于许多应用，儿童和动物需要镇静或麻醉以便施加模型。例如，臀部人字形绷带模型最常在手术室中施加于诱发睡眠中的病人。捕捉儿童解剖的三维图像要求在扫描的持续期间保持儿童不动。否则，儿童将需要镇静。对于大多数儿科应用，只有摄影测量法能提供接近几乎瞬时的三维图像捕捉。将标记和摄影测量法结合，儿童可以在使对于镇静或麻醉的需要最小化并且减少外伤经历的同时经受支架的虚拟装配。由于许多婴儿具有大量幼儿脂肪，所以婴儿的标记可能是用于识别深层解剖的位置的最有效手段。该技术的通常应用到包括但不限于儿科人字形绷带模型、Pavlik 支架、内翻足(clubfoot)模型、妬骨内收(metartus adductus)模型、Blounts病模型/支架、脚踝脚矫形器、儿科脚踝模型、儿科行走模型、脊柱TLSO支架、绕环身体模型、护颈套、斜颈支架和其它医学装置。通过从图像获得数据，无需保持婴儿或动物静止达延长的时间段。在另一实施方式中，单个3-D相机可以借助单个相机同时捕捉多个轴偏离图像。该单个相机可以在单个胶片帧上捕捉多个图像。该多个图像可以用来捕捉3-D图像。还可以在病人保持非常静止的情况下使用单个相机拍摄病人的多幅图像，该单个相机围绕病人移动从而在不同角度捕捉多幅图像。也可以将单个相机联接到镜头系统，该镜头系统可以从合适的角度和位置捕捉病人的图像。为了得到准确的表面位置，身体上的参考点中的每一个必须在两个或更多幅照片或图像中可见。由计算机表面重构程序分析所述图像。该程序通过也称为数字图像关联的摄影测量法对参考点进行三角测量，以确定身体的表面几何形状。除了参考点之外，在病人身上标记的装置的附加特征也在所述图像中示出并且对于CAD程序操作者可见。所述特征可以包括装置或支架的边缘、孔、衬、窗口、铰链、不同材料和其它特征。系统操作者或CAD软件可以识别所述特征并且在装置或支架上的标记位置处添加所述特征。常常在需要支架或模型时，病人正遭受某些内部损伤，例如MRI或X射线的附加信息是可用的。在一实施方式中，可以将摄影测量法与MRI或X射线数据相结合，以识别需要可接近的区域或位置或者对于磨损敏感的骨骼的位置。通过整合MRI和/或X射线数据，可以更准确地制作装置。对来自其它形态的数据的使用尤其适用于在所有平面中准确地识别关节的旋转轴线，以呈现运动支架的更准确的范围。 在其它实施方式中，激光测量装置可以用来扫描完好的腿并且获得用于在整个腿上的表面点的测量结果，该测量结果是外表面的数字表示。适于扫描腿的激光扫描器能够从PoIhemus、HandiScan 3D以及Thinglab获得。可替代地,可以通过其它装置测量腿。数字扫描数据可以随后被转换成能够由CAD系统使用的表面。该扫描数据转换软件能够从GeoMagic获得。完好的腿的表面的数字表示随后可以由CAD软件操纵，以创建完好肢体的镜像，该镜像将用作用于假肢的外表面数据。假肢设计者可以使用CAD软件，以将镜像表面结合到假体腿的其它部件并且显示已组装的假体腿。用于假肢和整形装置设计的合适CAD软件能够从Pro/Engineer获得。如背景技术中所讨论的，出于美学和情感的原因，假肢具有与完好的腿对称的外观是很重要的。为了在磨损时假体腿是舒适的，窝的形状必须非常接近地对应于截肢的端部。窝设计数据通常由修复师提供。如腿的表面数据一样，可以通过对于截肢的端部进行光学扫描来获得窝设计数据。可替代地，截肢的端部可以使用多种机械测量装置人工地进行测量。这些测量结果被用来创建窝表面形状，该窝表面形状大致是截肢的端部的相反形状。窝设计还可以将布置在截肢与窝壁之间的填充材料考虑进来。除了镜像完好肢体数据和窝数据之外，假体腿还需要脚。在一实施方式中，脚是以多种尺寸和样式制造的库存品(Stock item)。一些脚具有允许使用者更有效奔跑的能量存储构件。可替代地，脚可以定尺寸成匹配完好的脚。库存脚的数字表示可以存储在设计系统可以访问的数据库中。可替代地，可以通过如上所述的激光扫描过程创建使用者的完好的脚的镜像数据来获得脚的数据。假肢设计者使用CAD系统以将腿的表面数据与窝和脚的数据结合，以创建显示在计算机上的完整虚拟的假体腿。⑶I可以利用集成的设计工具允许容易地改变假体腿部件。这些GUI控制可以允许假肢设计者以多种方式更换假肢设计。GUI工具可以用来改变与腿一起使用的脚。⑶I工具还可以用来修改腿，以包括特定的颜色、纹理和表面特征。由此，使用者可以创建大致是与完好的腿镜像的假体腿或者创建外观上截然不同的腿。在一实施方式中，假体腿或支架还可以包括整形装置，整形装置是覆盖假体腿或支架的一部分的可移除的层。整形装置可以被移除或更换，以便使用者能够更换假体腿或支架的部分的外观。整形装置可以通过使用者按照需要容易地更换。CAD系统还可以允许假肢设计者利用多个整形装置设计来观察假体腿或支架。例如，⑶I可以包括整形装置材料控制器，其允许使用者观察许多虚拟的整形装置，所述虚拟的整形装置由包括金属、塑料、纤维织物、皮革等多种材料制成。假肢设计者还可以使用CAD系统，以选择用于整形装置的附接机构。附接机构可包括粘结剂、紧固件、磁体等。整形装置必须牢固地附接到假体腿或支架，以在正常的身体活动期间保持附接。CAD系统特别有益，因为其允许使用者设计并且在制造之前察看特征和整形装置的任意期望的结合。除了物理外观之外，假体腿或支架还必须对于所需要的使用足够坚固。假体腿必须能够支承使用者的重量和奔跑或跳跃时的冲击，并且假体臂必须能够 承受正常的使用力。在一实施方式中，可以通过例如承载暂用假肢的内部结构来提供假肢的强度。无负载支承的外表面可以围绕承载暂用假肢附接。为了创建更轻的结构，可以在暂用假肢和外表面之间存在有空隙空间。在其它实施方式中，假肢被制造具有起承载构件功能的外表面。类似地，支架必须提供足够的物理强度，以适当地支承受伤肢体。由于用来制造假肢和支架的材料非常坚固，所以系统可以设计作为薄壁的外部表面。假肢可以包括足以支承预期负载的内部结构和外表面壁。CAD系统可以用来设计假体腿的承载构件。假肢设计者可以将使用者的重量和活动程度输入到CAD系统中并且随后可以基于预期负载计算出所需的强度。CAD系统随后可以设计将能够支承负载需求的承载结构。如上所讨论的，承载构件可以是支承整个负载的内部细长形结构，或者可替代地是一体化设计，在一体化设计中，整个结构进行承载。CAD系统可以用来设计承载结构，其具有用于内部承载或一体结构的所需的强度。CAD系统还可以向假肢设计者提供可能对假体腿设计很重要的信息。例如，假体腿的重量将根据所需强度、需要材料的体积和材料的密度发生变化。一旦完成该设计，可以确定材料的体积和重量。可以基于由使用者选择的材料和设计的体积类似地确定整形装置的重量。系统可以在设计过程期间显示用于腿或支架和整形装置的估计重量。假肢设计者可以确定该重量是否适于使用者。如果重量太重了，则假体腿和整形装置的设计可以修改成使用较轻重量的材料。理想地，腿应当在提供对于使用者所需要强度的同时尽可能地轻。在支架的实施方式中，可以通过扫描受伤肢体并且使用表面数据来设计支架，以生产具有对应于受伤肢体的表面数据的内表面的支架。支架设计过程在美国专利No. 7, 797, 072中被描述，其结合在此，作为参考。一旦该设计最终完成，通过CAD系统产生的设计数据可以用来制造假体腿或支架以及整形装置。在一实施方式中，假体腿可以制造成围绕内部承载构件的一个或更多个非承载部件，该内部承载构件支承使用者的重量。可替代地，腿可以制造成具有外表面的一体化结构，该外表面是承载构件的一部分。假体腿可以具有联接到能够提供附加的机械强度的内部框架的外壳。设计数据可以包括沿着假体腿长度的一系列横截面，它们限定外壁和任何内部框架，该内部框架用来制造假体腿。在其它实施方式中，假体腿或支架可以是完全中空的单体横造(monocoque)设计，其作为提供所需承载强度的外壳，以支承预期负载。在优选实施方式中，通过快速成型过程制造假体腿和支架，该快速成型过程使用指向材料池的能量束。类似的制造过程已知为添加性制造、快速制造、分层制造、3D打印、激光烧结、电子束熔炼(EBM)、熔融材料沉积(FDM)等。这些制造过程使用能量束，该能量束在材料上偏转并且使得露出的材料硬化。通过制造机器使用横截面设计数据，以在连续的系列层中构造腿或支架中的每一个。随着材料的每一层硬化，腿或支架部件的已完成部分被垂直地移动到所述池中并且下一个横截面层被形成并熔合到相邻的形成的层。当形成所有层时，完成假肢或支架。在一实施方式中，小腿、大腿、窝、支架和整形装置可以制造为单独部件，它们被组装以创建假体腿。因为脚和膝部可以是现成零件，因此可能无需制造这些部分。整形装置制造方法将依据所选择的材料和设计。如果整形装置由诸如皮革的薄的挠性材料制成，则可以通过计算机控制的切割机器使用整形装置设计数据，以精确地将整形装置材料切割成设计形状。可替代地，整形装置可以由挠性塑料材料或金属片制造，以形成三维整形装置，该三维整形装置可利用上述的快速成型方法来匹配假体腿或支架的外表面的轮廓。可以围绕假肢或支架布置整形装置并且整形装置的内表面可对应于完好肢体的外表面的镜像或受伤肢体的外表面。 还可以将不同的整形装置部件结合。例如，弯曲的塑性整形装置可以覆盖有诸如皮革的薄的挠性材料。由此，整形装置可以由塑料和皮革制成。可以在组装之前执行腿部件、支架和整形装置的附加处理，以获得预期的外观。表面处理可包括金属电镀、喷漆、覆盖、纹理化(texturing)等。例如，如果指定了金属精加工，则可以使用已知的金属层沉积工艺使部件镀有金属层。附加的表面处理可以施加到金属层。例如，金属层可以进行拉毛、抛光、喷砂等。一旦形成了所有的部件并且施加了表面精加工，就可以组装假体腿或支架。可以使用粘结剂或紧固件将整形装置附接到假体腿或支架。可替代地，如果假体腿或支架较具刚性，则整形装置可以夹紧在假体腿或支架周围，并且整形装置环绕假体腿或支架的一部分。假体腿或支架还可以包括用来将整形装置保持在适当位置的表面特征。例如，对应于整形装置的边缘的凹部可以形成在假体腿或支架的外表面中。通过参照下面结合附图的本发明的详细说明，可以比较全面地理解本发明图I是现有技术的假肢的视图；图2图示了正被医生标记以用于背部支架制造的病人；图3图示了正被拍摄的被标记的病人；图4图示了正被多个相机拍摄的病人的俯视图；图5图示了显示病人的一部分的数字表示的计算机；图6图示了显示用于背部支架的设计过程的计算机；图7图示了根据数字表示设计的基本背部支架；图8是用来测量完好的腿和截掉肢体的端部的扫描装置的视图；图9是假肢的承载部件的视图；图10是由用来设计假肢的模板围绕的承载部件的视图；图11是围绕已修整成预期形状的承载部件的框架的视图；图12是放置在假肢的框架上的整形装置的视图13是胫骨整形装置的后视图；图14是带有处于适当的位置的胫骨整形装置以及露出的小腿区域的假肢的后视图；图15图示了显示假肢设计的计算机屏幕；图16是具有凹陷区域的假肢的视图；图17和图18是经过镍精加工和具有附接的皮革整形装置的假肢的视图；图19图示了具有附接到外表面的整形装置的臂支架。

本发明是具有与人类肢体的表面轮廓相匹配的外表面的假肢或者是具有与人类肢体的表面轮廓相匹配的内表面的支架。还可以修改外表面，以便使用者能够更改假肢或支架的外观。可更换的整形装置可以被设计用于覆盖假肢或支架的一部分。在计算机上设计的假肢或支架和整形装置并且设计数据能够用于利用计算机控制的制造机器来制造假肢或支架部件。假肢或支架优选地由设计者利用计算机辅助设计(CAD)程序来设计。本发明创造的假肢的实施方式包括具有人类胫骨功能的承载部件。承载部件的上端部附接到接合截肢的端部处的窝并且承载部件的下端部联接到人造脚。脚可以是柔性的并且允许承载部件与人造脚之间的运动。脚还可以包括能量存储部件，其改进当使用者行走时假肢的身体活动能力。可以由修复学家提供用于假肢的机械数据，该机械数据可以包括窝、膝部和脚的相对位置以及这些部件的运动。该机械数据可输入到用于设计假肢的其余部分的CAD程序中。适合的CAD程序的示例是Parametric Technology公司的Pro/Engineer。其它的 CAD 软件包括Dassault Systemes S. A.的子公司 SolidWorks 公司的SolidWorks0在优选实施方式中，假肢的外表面是与使用者的完好的腿匹配的镜像或是与使用者的完好的腿的图像成比例。摄影测量法在其最宽泛意义上是通过将物体的平面2维图像转换回真实3维物体表面来逆向摄影过程。需要两个或更多个不同照片来重构3维物体。在完美的摄影测量过程中，两幅照片将提供完美地重构3维物体的足够信息。遗憾的是，摄影和测量过程通常不完美，从而基于两幅照片的3维物体重构也将有缺陷。可以通过拍摄更多照片以及使用另外的信息改进准确性来改进摄影测量物体的测量过程。摄影测量过程将根据从多幅照片获得的测量结果产生表示物体表面的一组3维坐标。摄影测量法使用了三角测量的原理，借此，空间中的相交线被用来计算点在全部三维，即，X、Y、Z维中的位置。在一实施方式中，使用多个相机同时拍摄腿或身体部分。为了对一组点进行三角测量，还必须知道相机位置和对准角度，它们也被称为对于该组中的所有图片的“取向”。称为后方交会的过程对每个相机进行相机位置和对准角度的计算。还应当校准相机，从而可以明确并消除它们的误差。三角测量是摄影测量法用来产生3维点测量结果的原理。通过使空间中的会聚线在数学上相交，可以确定点的精确位置。摄影测量法可以同时测量多个点，而被同时三角测量的点的数目几乎不受限制。通过从至少两个或更多个不同位置拍摄图片并测量每个图片中的相同目标，生成从每个相机位置到目标的“视线”。由于相机位置和瞄准方向已知，所以线可以在数学上相交以产生每个目标点的XYZ坐标。
后方交会是用来基于相机位置以及对准方向，其也称为相机的取向、根据照片数据确定物体坐标的过程。通常，在图像中被看到并且在XYZ坐标中已知的所有点被用来确定该取向。对于准确的后方交会，你可能在每幅照片中具有十二个或更多个良好分布的点。如果物体上的点的XYZ坐标是已知的，则可以计算相机的取向。重要的是，认识到后方交会需要相机的位置和对准方向。仅知道相机的位置是不够的，因为相机可能位于相同的位置但是对准任何方向。因此，必须知道由三个坐标定义的相机位置以及由三个角坐标定义的其所对准的位置。因而，虽然需要三个值来定义目标点的X、Y和Z坐标，但可能需要六个值来定义图片上的一点用于位置的XYZ坐标以及用于对准方向的XYZ角度。被拍摄的表面还应当具有出现在每幅照片上并用于准确表面测量的最小数目的良好分布的参考点。参考点可以是布置在物体上的可见标记，其提供将在照片上清楚地示出的可见对比度。每幅照片上应当有至少十二个良好分布的参考点，而至少二十个点用于物体的整个表面。参考点应当均匀地分布在物体上并且遍及照片。可以利用更多数量的参考点更准确地测量物体的表面。
尽管可以利用标志标记病人的皮肤，但在优选实施方式中，利用诸如弹性棉管、弹力织物、紧身服、贴身衣裤之类的形状配合材料遮盖病人。在其它实施方式中，可以利用形状配合材料包裹身体。在另一实施方式中，可以利用贴合身体并且可以被标记以及在捕捉图像之后容易被去除的例如挠性塑料或橡胶材料的可去除材料喷涂或涂抹身体表面。参照图2，图示了病人101，病人101穿戴遮盖病人身体、臂和腿的身体服装103。因此，标记可以施加到形状配合材料而不是施加到病人。标记可以包括墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带或者由标记装置释放的任何其它微粒。在其它实施方式中，标记可包括在笔尖与遮盖病人的材料或其它标记之间的化学或磁性反应。笔尖可以在材料上面移动，以产生化学反应或可见的磁性材料线。标记还可以包括不干胶、投射到病人身上的光点或光栅。在一实施方式中，计算机程序处理摄影测量结果，以产生所有测量点的最终XYZ坐标。为此，该程序对目标点进行三角测量并对图片进行后方交会。程序还可以校准相机。三维测量结果的典型准确性在理想工作条件下可以很高。例如，测量结果可以准确到50-100微米(0.002”至0.004”)。然而，摄影测量法的测量结果的准确性由于依赖于数个互相关联的因素的准确性而可显著地改变。重要的准确性因素包括相机的质量和分辨率、被测量的物体的尺寸、被拍摄的照片的数目、以及图片之间和图片相对于物体的几何布局。摄影测量法的测量结果可以是无量纲的。为了按比例缩放摄影测量法的测量结果，需要至少一个已知距离。该已知距离可以是标记在物体上的距离。例如，如果对于一些目标点的实际坐标已知，则可以确定这些点之间的距离并且这些点可以用来按比例缩放测量结果。另一可能性是使用其上有目标的固定装置并连同物体一起测量固定装置。因为固定装置上的目标之间的距离已知，所以可以使用其来按比例缩放物体上的参考点之间的其它测量结果。通常将这种固定装置称为比例尺。在一实施方式中，本发明的方法用来制作用于受伤肢体的模型或支架。对受伤的肢体拍摄一系列照片。如果骨骼断裂，则应当在拍摄照片之前减小骨折。随后上述摄影测量处理方法用来获得受伤肢体的表面坐标。为了定义肢体上的公共表面点，可以在肢体上布置参考点。参考点可以简单地是任何对比颜色或反光点、图案、形状、目标、符号或容易可见的其它光学指示物。在该优选实施方式中，围绕正为其构造支架的身体的一部分或整个肢体布置和均匀分布参考点。除了参考点之外，还可以标记病人，以定义支架的边缘或其它特征。参照图2，医生可以用笔105标记贴身衣裤103，以限定支架的边缘的位置。边缘标记可以是围绕身体或肢体延伸的一条或更多条连续线107。在其它实施方式中，可以由限定支架的边缘并且在支架设计期间被连接的一系列记号来限定边缘。还可以在病人身上标记另外的线109以在支架中创建开口。例如，病人可能具有已利用缝针闭合而不应当与刚性支架接触的因手术造成的受伤区域。通过在支架中提供开口，病人的缝合部不会被挤压在支架结构上。在图2中，医生已经围绕病人身体的该部分绘制了圆，以使得支架可以被设计为具有用于该区域的切口。医生还可在贴身衣裤103上做注释。医生已经在病人身上用墨水写下了 “L6”，以指示L6盘的位置。医生还在股骨的较大转子处用墨水标记了十字111并且在肩胛骨113处标记了虚线。这些解剖学的位置在支架设计中是重要的，并因此标记在贴身衣裤103上。用来限定线、支架边缘、孔和注解的这些标记可以是黑色或彩色的墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带或者任何其它可见的线标记。因为摄影测量法使用照片，所以数码图片将记录所有的线或其它标记。 参照图3，利用多个数码相机121拍摄病人的照片。在该示例中，相机121被安置在托架123上并且被水平地隔开已知距离。相机121具有同一水平位置，以及镜头可以处在同一平面中并且朝向彼此向内成角度。镜头的角度可以是在约5至45度之间。病人101与相机121之间的距离也是已知的。可以同时致动两个相机121，以使得两个或更多个照片将表示处于同一位置的病人101。为了得到身体轮廓信息，从围绕整个周长的各种角度对穿戴被标记的贴身衣裤103的病人101拍摄图片，以使得身体的所有表面将被支架遮盖。每个照片应当包括参考点中的至少十二个。通过处理照片并对照片中的参考点以及其它线和标记进行三角测量，可以获得表示身体表面的坐标。参照图4，图示了用来拍摄病人101和贴身衣裤103的相机121系统的俯视图。在一实施方式中，可以使用包括安置在托架123上并且围绕开放空间定位的多个相机121的设备，来拍摄病人101。相机121朝向病人101指向，并且布置为两个相机121组。相机121可以安置在保持相机的托架123上，从而它们大致指向同一方向但是朝向彼此略微成角度。可以在镜头水平对齐、但是围绕竖直轴线略微旋转的状态下定位相机121，从而相机121镜头不平行。此角度允许相机121分析表面中的差异，使得生成3维表示，与在人立体视觉的情况下一样。在该示例中，围绕病人101安置四组相机121，每组具有两个相机121。因而，八张照片中的每一张对病人101从不同角度进行拍摄。相机121所拍摄的图片一起遮盖躯干的全部。可以依据关注的区域移动相机121位置。在图示中，可以将相机121配置成收集用于背部支架的数据。然而，如果制作腿支架，则可以将相机121降低到腿周围的位置。致动器可以联接到每个相机121，并且被用来使得所有的相机同时拍摄肢体。可替代地，可以使相机121对同步，以全部同时拍摄图片从而在同一时间捕捉物体的图像。由于快门速度通常只是零点几秒，所以无需将病人101保持得绝对静止以延长时间段。在其它实施方式中，单个相机可以用来捕捉病人的多个图像。在该实施方式中，相机可以在短时间段内或者同时地捕捉多个图像。相机可以具有各自捕捉不同图像的多个镜头。可替代地，病人可以相对于相机移动。通过转动病人或围绕病人转动相机并拍摄多幅照片，单个相机可以捕捉可用来获得表面构形和其它标志数据的多个图像。如上所述，照片被处理并用来生成三维数据，该三维数据准确地描述了病人101的外表面。随后三维数据被用来设计并制造支架或模型。因为表面数据很准确，所以支架或模型将具有考虑所有检测到的表面轮廓的定制配合。除了定制配合内部表面之外，边缘或支架特征还由边缘或特征标记清楚地限定，并且可以被用来辅助支架或模型的设计。在一些情形下，病人的身体条件使得摄影测量法图像将不会导致准确的支架。例如，如果病人已经损伤了肢体，则损伤的区域可能肿胀。因而，肢体的任何照片均将造成比不肿胀的肢体大得多的扫描数据。在一实施方式中，如果病人具有与损坏的肢体类似的完好肢体，则可以拍摄完好肢体，并且可以按镜像方式颠倒根据完好肢体获得的表面数据，以创建用于损坏的肢体的支架的所需数据。可以将支架设计和制造成使得当肿胀消退时，将为病人准备好支架。摄影测量法还具有优于包括光学和激光扫描的其它类型的表面扫描方法的各种益处，因为其还可以用来检测医生在病人身上布置的、可以用来指示支架或者身体的特殊部分的标记。例如，医生可以在病人身上绘制，以区别他们将稍后在定制装置过程中参考的在病人身上的用墨或其它标记的任何数目的注释。这些标记可以指示定制假肢/矫形器的边界、骨骼凸起的区域、脂肪组织的折皱、具体参考椎骨、要避开的身体上的敏感区域(疹子、胎记、痣等)、将需要增强通风的区域、用以允许无阻碍运动的关节周围的清空区域、设立的记录、用于将稍后在支架内增加另外压力的‘薄垫片’的参考边界以及各种其它信息。身体标记可以是彩色点、线或符号、有纹理的标记、反射物或用来识别病人身上不同类型参考点的其它代码。例如，可以用第一颜色来标记病人，以指示模型或支架的期望边界。还可以用第二颜色或有纹理的标记来标记病人，以指示骨骼凸起或敏感区域。由于骨骼凸起、或者深层骨骼解剖倾向于皮肤破损的区域，所以支架可以在这些区域上具有特殊特征，以避免对这些区域的损坏或磨损。例如，在设计过程期间，操作者可以在被标记为骨骼解剖的病人身体的区域上减小支架。示例是支架放置在肩胛区域上。可以人工触诊但是难以基于表面形态确定肩胛和它的边界。支架必须适应于肩胛，以起到适当的作用。在这些技术中，在病人上标记肩胛的主体或边缘的位置，支架的主体将利用支架轮廓中的定制衬垫或缓冲物来适应骨骼边缘。支架将需要衬垫以对于病人而言舒适。可以如上所述那样在病人身上标记衬垫的位置。例如，可以利用呈衬垫形状的编码标记来指示衬垫位置和形状。CAD系统将检测衬垫标记并能够制造与指定的形状匹配的衬垫。在制造过程期间，衬垫可以由一定范围的厚度和坚实度的软弹性材料制成。例如,CAD数据可以用来从衬垫材料的板材上切下衬垫。CAD系统还可以将支架设计成适合衬垫。例如，支架可以被设计和制造为具有在被编码和标记的区域处形成的凹部或者其它附着机构。由于病人表面数据被用来形成支架和衬垫这二 者，所以它们将很准确地配合在一起。如果在衬垫位置上存在设计到支架内的通风孔，则衬垫也可以被设计为具有与支架中的通风孔对齐的通风孔。当支架被安装到病人时，医生应具有多个衬垫并且应能够为病人选择最佳衬垫厚度。因为支架可能由强度高且耐久的材料制成，所以衬垫可随支架的使用被磨损并且可能需要定期更换。医生可以具有根据支架数据制造的另外的衬垫。另外的衬垫也可利用另外的制造过程制作，以使得衬垫具有贴合支架的外表面、以及贴合病人在具有例如骨骼凸起，如髂骨的复杂表面几何的区域中的解剖学内表面。在其它实施方式中，编码标记可以是图案、符号、有纹理的衬垫、条形码、3-D对象或放置或标记在病人身上的其它指示物。这些编码标记可以是黑色或彩色的墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带或者任何其它可见的线标记。因为这些相机将摄影图像用于它们的数据输入，所以病人身上的编码标记或构形可以通过支架/模型设计软件来识别。本发明创造的过程可以能够区分不同的颜色编码以及不同的衬垫纹理。纹理可以包括凹槽、蚀刻图案、凸的或凹的表面等。每个纹理可以表示支架在标记位置处的不同特征。检测系统软件可以自动地检测和识别编码颜色或纹理。软件随后可以自动地设计支架的与被定位于病人身上的编码颜色或纹理相关联的请求特征。另外的标记将被转换成病人的数字表示并且被用来帮助设计支架或模型。在图5-9中图示了使用扫描的身体数据设计支架的过程。图5图示了 CAD屏幕221上的人体躯干201的扫描图像。躯干201的轮廓被准确地测量，并且扫描数据上还图示了在病人身上布置的另外的标记。在该示例中，医生已经绘制了病人的股骨较大转子的十字211，从而支架被设计为在该区域中具有额外空间以便腿的移动。线标记208指示支架的期 望边界，线212指示支架侧面上的孔。以黑色或彩色的墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带或者任何其它可见的标记媒质书写的记号“L6”也可见并且由摄影测量法扫描数据中能检测到。参照图6，表示支架的边缘的线208被高亮显示。表示要在支架中形成的孔的线212由支架设计者高亮显示。在该实施方式中，鼠标控制的光标215用来高亮显示所述线。在其它实施方式中，设计者可以选择在线上点击以高亮显示整条线。在该示例中，粗线表示要从支架中移除的线的部分。然而，任何其它可见标记可以用来标识要移除的线的部分。在一些情形中，支架或装置可不与病人的扫描表面数据完美匹配。例如，设计者还可以考虑表示股骨骨骼的较大转子的位置的标记十字211。标记将指示在摄影测量期间捕捉的图像上，十字可以是指示较大转子的位置的指定符号。软件可以随后通过扩张支架的该部分来调整支架在较大转子上的设计。在另一示例中，病人可具有脊柱侧凸并且可能需要改变病人正常姿态的矫正背部支架。支架可以用来矫正背部的弯曲以减小弯曲变形。可以拍摄背部的照片，以获得如上所述的表面数据。然而，实际脊柱位置可能无法检测，除非表面将背部骨骼显示为表面特征。为了清楚地指示背部的棘突过程，医生可能需要标记各自的位置。可以编码标记以识别具体骨骼或者指示损坏的骨骼。标记可以是黑色或彩色的墨、铅笔、蜡笔、油脂、石墨、胶带或者任何其它可见的线标记。标记可以环绕骨骼，是十字标记、或者清楚地标识骨骼位置的任何其它标记。当处理摄影测量图像时，将清楚地指示棘突过程的位置。背部表面和棘突过程位置随后可以用来设计背部支架。不是设计使用检测到的脊柱位置的背部支架，而是可以修改背部数据，以创建拉直病人背部的支架。设计者可以获得对于支架的期望曲率改变以及脊柱的总长度和曲率的测量结果。病人的医生可以规定支架与正常背部位置之间的差异。设计者则可以调整所记录的背部曲率以设计更直的背部支架，同时维持由支架限定的期望的内部体积。在一实施方式中，设计程序可以包括用于调整支架设计的系统，该系统允许支架的一部分的调整，以被转移至支架的其它部分。例如，如果背部数据表明拍摄的脊柱弯曲，则设计者可以操控顶点以减小弯曲。并非只调整顶点部分，程序将对支架的周围部分做类似调整，以使得矫正支架将适当地配合病人。例如，可以将支架划分成许多不同的薄的水平区段，它们可以各自对应于不同棘突过程。当一个区段移动时，其它区段将移动更小的程度，以使得侧凸弯曲减小。算法可以用来按比例缩放支架的其它区段在CAD设计上的移动。通过在一个区段移动时自动调整支架的不同区段，支架设计被简化并且准确。在其它实施方式中，所设计的支架或模型可以根据对病人拍摄的摄影测量法测量结果来变化。例如，病人可能由于创伤或炎症而肿胀。支架设计系统可以考虑肿胀并且允许设计者创建将在肿胀减小之后配合病人的较小支架。在一实施方式中，系统可以使用完好肢体的照片并使用镜像表面数据作为用于肿胀的肢体的支架的指导。完好肢体可能不是损坏肢体的完美匹配，但是在许多情形中，它对于形成合适支架或模型而言是足够准确的。在图7中，躯干被示意为带有孔线212内部的区域并且边缘208之外的躯干区域被移除。尽管未示出，但操作CAD软件的设计者可以旋转图示的躯干，以示出支架210的任何视图。可以向内部躯干表面增加材料厚度，以形成基本的支架设计。因为标记被摄影测量法系统准确地检测到，所以所有被标记的边缘和孔位置被转换成数字表示并且所需要的支架边界和特征被准确地识别，而无需重新检查或重新测量病人。该过程完成支架210的基本设计。 类似的摄影测量过程可以用来创建假肢的外表面形状。在其它实施方式中，完好的腿的表面数据可以通过摄影测量过程来获得并且输入到CAD程序中。参照图8，完好的腿205由数码相机207从多个侧面拍摄以获得全面的三维数字图像。数码相机207创建用于腿205的表面上的多个点的几何测量的数据集。通过拍摄腿205的更多照片来改进三维数码图像的精度和细节。除了获得用于完好的腿205的数据之外，所描述的摄影测量过程还可用来获得用于截肢209的端部的表面测量数据。数码相机207还可用来收集颜色信息，从而可确定完好的腿205的精确颜色，并且用来创建假体腿。尽管摄影测量法是用于确定完好的腿的表面的优选方法，但在其它实施方式中，任何其它光学的、电磁、激光扫描或机械方法也可用来获得该信息。尽管一些扫描系统能够检测具有小于毫米级分辨率的表面轮廓，但所描述的扫描不需要该精确度来重建完好的腿的外观。将扫描数据转换成可以由CAD程序读取的可用表面文件。更具体地，根据完好的腿205的扫描得到的表面数据能够通过重构过程来推断完好的腿205的形状。重构过程使用这样的算法其利用来自扫描的腿的数据的线连接相邻点，被称为点群，以根据形成多边形模型的许多小多边形形状构造连续的表面。重构过程产生的数据是与完好的腿205的表面紧密匹配的连续的三维数字表示。相同的重构过程可以用来获得用于截肢209的端部处的表面数据。用来执行扫描仪数据重构过程的软件的示例是GeoMagic的GeomagicStudio和作为用于Parametric Technology公司的Pro/Engineer的模块的插件的ProScan Tools。将用于完好的腿的重构表面文件输入到CAD程序内。假肢设计者可以使用CAD程序来颠倒和处理完好的腿的数据，以创建镜像数字表示。该镜像数据可随后用于假体腿的外表面的设计。已经发现，假肢或支架的整形装置或外部结构相对于自然的肢体有时看起来小一些。其可能是生物视差。为了补偿这种小一些的外观，整形装置或外表面的宽度可以按比例放大。放大比例可以是大约1_15%。因此，可以扫描完好肢体的镜像并且可以获得用于支架、整形装置或假肢的外表面的表面数据。用于该外表面的宽度或径向横截面尺寸可以在镜像数据上增加1_15%。长度尺寸能够匹配完好的肢体，以便这些长度大致相互匹配。因此，外表面可以是完好肢体的宽度的缩放图像。还可以处理和颠倒表示截肢209的端部的表面的数据，以创建表示截肢腿窝的内表面的数字数据。可能必须扩大该表面，以允许可能用于填补在窝与截肢209的端部之间的一些空间。尽管腿和窝数据被用来形成假体腿的外表面，但还需要对机械部件进行全功能设计。参照图9，使用者可以与修复师协商，以确定人造膝部331和脚335相对于截肢209的端部的准确相对定位。修复师可以使用完好的腿205的测量结果并且利用该信息作为确定窝、人造膝盖331和脚335在假体腿内的相对位置的起始点。膝部331可以是包括模仿人类膝部运动的多个连杆组件的库存品。对于不同尺码的病人和不同类型的预期用途需要不同的膝部。这些膝部的尺寸和运动可以存储在计算机数据存储区中。修复师可以选择对于病人最适合的膝部并且所选择的膝部331的数字表示 可以用来准确地设计假体腿。与假体腿一起使用的人造脚335也可以是库存品。像人造膝部那样，可以得到各种不同类型的脚的数字表示。还可以由修复师为病人选择适合的脚并且数字表示可以用在假体腿的设计中。例如，在图9中示出的脚335由挠性材料制成，以在压力施加到脚跟341和脚趾343时提供能量存储和缓冲。这种类型的脚对想定期跑步的非常活跃的人可特别有益。可替代地，脚或放置在脚335上的整形装置可以是基于使用者的完好的脚的镜像表示，其通过激光扫描完好的脚来创建，如上所述。人造膝部331和脚335相对于截肢209的端部的布置通过修复师来确定并且被输入到CAD程序中。这些部件可以显示在计算机上的假体腿内。CAD程序能够操纵这些部件以放大、转动、增加或移除或改变部件并且示出假体腿的运动。所有内部机械设计信息可以以计算机可读格式保存，用于将来的修改或假肢制造。内部机械部件数据和镜像表面数据可以在由假肢设计者利用CAD程序创建的虚拟假体腿内结合在一起。表面数据与内部机械部件的结合可以以不同方式完成。在一实施方式中，外表面是由薄材料制成的非承载结构整形装置并且具有完好的腿的镜像形状。整形装置联接到形成内部框架的纵向构件和一系列横截面模板，内部框架附接到内部机械部件。外表面是非承载的，因此内部部件和外整形装置是截然不同的结构。在另一实施方式中，外表面和机械部件被设计成是具有提供承载强度的部分的外表面一体化结构。参照图10，图示了假体腿的非承载外表面实施方式。模板451沿着腿的长度以平行结构围绕内部部件放置。每个模板451延伸超出外表面并且每一个被修整至整形装置453的相应内表面。整形装置453围绕假体腿(或者支架)放置并且与模板451中的每一个相交。由于整形装置453和模板451图示在虚拟空间中，所以它们在设计阶段期间可彼此穿过。整形装置453在支架和假肢的实施方式中可大致类似。参照图11，假体腿889的整形装置453的外表面被示出，其中整形装置453在膝部331以下被移除。模板451被裁剪为移除了模板451的延伸超出整形装置453的内表面的部分。附加的纵向构件461被附接到模板451并且沿着假体腿889的长度延伸。纵向构件461的外缘也可对应于整形装置的内表面。模板451和纵向构件461提供了有助于维持整形装置453的形状的内部框架463。假肢设计者可以更换模板451和纵向构件461，以控制框架463的强度。更多个给定强度的纵向构件461和模板451将导致更坚固的框架463和假体腿。在支架的实施方式中，支架也可以具有模板451和附接到模板451的纵向构件461。支架的内表面可以贴合受伤肢体的外部形状。假肢设计者也可以将整形装置453设计成在假体腿运动的区域内是挠性的。参照图12，胫骨整形装置453放置在假体腿889的框架463和脚335上。非承载整形装置453可以由例如尼龙6或尼龙12的高强度挠性聚酰胺制成。在该实施方式中，整形装置453包绕假体腿的小腿和胫骨。整形装置453还随着脚335和膝部331的任何预期运动而弯曲。如图所示，整形装置453可以设计成具有仅覆 盖膝部331的前部的窄区段。在膝部331处的这种较薄的整形装置宽度允许整形装置453在该区域更柔韧。整形装置453还可以设计成仅覆盖脚335的前部，其允许更容易的运动。为了紧密配合，整形装置453的内表面可以匹配假体腿889的框架463的外表面。由此，整形装置453的内表面可以对应于病人的完好肢体的外表面轮廓。参照图13，图示了假体腿889的后部。在该实施方式中，整形装置453几乎完全包绕假体腿889的上部，假体腿889的该上部覆盖截肢206的端部和窝。整形装置453不覆盖小腿部分671,并且形成框架463的模板451和纵向构件461暴露出。像模板451那样，纵向构件461可从内部承载构件延伸到整形装置的内表面。在其它实施方式中，假肢设计者可以围绕小腿部分671来延伸整形装置453或增加包绕假体腿889的小腿部分671的单独整形装置。参照图14，图示了仅覆盖假体腿的胫骨但未延伸到膝部以上的整形装置663的内部视图。整形装置663被设计成在脚踝处弯曲并且附接到假体腿的脚部分。整形装置663的厚度可以由假肢设计者进行调整。由于更薄的材料是更具挠性的，所以被设计成弯曲的区域可以设计有比整形装置663不运动的区段具有更薄的壁。整形装置可以在厚度上一致并且整形装置453的内表面和外表面都能够对应于所检测到病人完好肢体的外表面轮廓。类似地，如果整形装置与支架实施方式一起使用，则整形装置453的内表面和外表面可以对应于所检测的病人受伤肢体的外表面轮廓。在之前公开的实施方式中，CAD软件已经用来创建围绕内部承载构件安装的框架和整形装置。在其它实施方式中，腿的外表面结合到内框架并且二者起到承载构件的作用。参照图15，使用CAD程序设计了具有外表面881的假体腿987，外表面881结合到内部框架并且一起起承载构件的作用。假体腿987直接附接到膝关节983和脚关节985。在该实施方式中，整形装置被设计为布置在假体腿989的外表面981上而不是直接布置在框架上的单独部件。在一些情形中，使用者可能希望改变腿和整形装置的设计，使得假体腿不是完好的腿的完全复制品。类似地，支架和整形装置可以设计成并不完全地匹配受伤肢体。使用者可能还想具有用于假体腿的多个可互换的整形装置。假肢设计者可以利用CAD软件来修改用于整形装置和腿或支架的原始设计数据，以便使用者可以创建独一无二的个性化设计。腿、支架和整形装置可以设计成具有任何预期的外观。在一实施方式中，CAD系统可以包括允许设计者容易改变腿、支架和整形装置的外观的图形用户界面(GUI)。GUI可以具有控制，其允许就特定的颜色、材料、标记和表面特征来观察整形装置、支架或腿。在每一选择的颜色内，假肢设计者还可以通过增加例如不透明、半透明、彩虹色或金属色的颜色效果来改变外观。GUI还可以具有控制，其允许就例如铬、锌、金、银、镍或其它合金的金属电镀区段来观察腿。GUI控制还可以用来将支架或假体腿的表面进行表面精加工。该系统可允许设计者就假体腿的变平、磨砂、有光泽、半光泽、反光、拉毛、抛光、纹理化或其它精加工方面来观察假体腿。可以对整个整形装置和腿或任何暴露的部分进行这些修改。使用者可以通过GUI控制来选择设计者能够施加到虚拟的支架或腿的预期表面外观。CAD程序将快速地显示具有所有预期特征的虚拟的支架或假体腿和整形装置。设计者和使用者可以在制造之前检查支架或假肢设计的所有细节。参照图15，图示了个性化假体腿987和整形装置991设计的示例。在该示例中，假肢设计者具有已经研发的假体腿987，已研发的假体腿987部分地覆盖有施加到腿987的外表面的哑光镍精加工995。在该实施方式中，镍精加工995施加到膝关节983和脚关节985。除了作为装饰以外，膝关节983和脚关节985上的平滑镍精加工995还可以提供改善腿987的运动的平滑滑动表面。镍精加工995还可施加到胫骨的中央区段并且围绕腿987 的顶部作为装饰特征。假肢设计者还可以利用CAD程序来设计黑色皮革整形装置991，其平滑地包绕腿987的大部分。类似的整形装置可以施加到腿支架。除了改变整形装置和表面的颜色和精加工之外，假肢设计者还可修改假肢的外表面。参照图16，图示了表面修改的示例。在该示例中，假肢设计者已经在沿着小腿的一部分延伸的假体腿881内增加了凹面879。图16图示了假体腿881的横截面，该横截面显示凹面879作为平滑凹面。在其它实施方式中，假肢的表面可以由假肢设计者修改，以延伸到镜像表面上方。当假肢设计者完成假体腿和整形装置的设计时，通过CAD软件产生的设计数据可以用来定制制造腿和整形装置。快速成型是使用数字设计数据和软件根据包括金属、塑料和沙的各种类型材料来制造组件的系统的通常类别。这些机器使用偏转穿过流体或粉末状材料堆的能量束。暴露于能量束使得材料熔融在一起并且硬化。这些制造机器能够创建所有定制的假肢部件。为了利用快速成型机制造假体腿部件，必须修改CAD设计数据。将用于部件的正常CAD设计数据转换成向量数据的许多平行横截面，它们沿着部件的长度延伸。在CAD软件之间传送数据，制造机器通过许多连接的三角切面接近部件横截面的形状。较小的切面产生较高质量的表面，但是需要较多时间计算并且可创建非常大的制造数据集。由快速成型扫描仪控制器读取用于部件横截面的向量数据，该控制器将向量数据转换为移动信息，该移动信息被发送给能量束扫描头。在激光束实施方式中，快速成型机包括扫描头，其具有在材料池上在X和Y坐标中反射激光束的两个镜子。制造信息随后用来控制打印头横截面，以连续创建每个部件横截面。扫描头控制器读取制造数据并且使得打印头将片状材料、粉末或液体的连续层暴露到激光的精确图案下。一旦完全形成层，就将部件移动到池内，从而材料的薄层覆盖先前形成的层。在新的层形成并且熔融到先前形成的层的情况下重复该过程许多次。在电子束实施方式中，利用磁场在材料池上在X和Y坐标中反射电子束。顺序地形成部件横截面直到完成部件制造为止。添加式制造快速成型的主要优点是，能够创建诸如假体腿内的纵向构件和模板的内部框架之类的非常复杂的形状和几何特征。可以通过快速成型机由例如光敏聚合物的塑料材料制作轻重量且牢固的假肢。图17图示了使用快速成型机制造的已完成的光敏聚合物腿887。可以将快速成型过程应用于包括热塑性塑料、光敏聚合物、金属粉末、共晶金属、钛合金和其它材料的各种材料。一些适合的快速成型机的示例包括E0S GmbH的激光烧结机、A ream AB的电子束烧结机以及3D Systems公司的激光立体光刻机。类似的制造过程已知为下述名称添加式制造、快速制造、分层制造、3D打印、激光烧结、电子束熔炼(EBM)、熔融材料沉积(FDM)等。所述这些制造过程都使用类似的操作原理，即，在材料池上扫描能量束以固化材料的精确图案，从而形成每个层直到整个部件完成为止。尽管快速成型是优选的制造方法，但是存在用于形成假肢部件的其它可行方法。在一实施方式中，设计信息可以由计算机数控(CNC)使用，计算机数控(CNC)控制机床，以通过从固体块状材料选择性地移除材料来制造部件。计算机控制器读取程序指令并且驱动动力机械切割工具。CNC系统在数字上对表面数据进行直接插补(interpolation)并且控制切割工具，以创建部件。CNC过程是比快速成型制造过程效率低的造型过程并且可产生大量的废料。 还可以使用设计数据制造整形装置。最适合的制造过程可依赖于整形装置材料。例如，如果整形装置由挠性材料制成，则整形装置设计数据可以用来从平板原料上切割整形装置。可以由计算机控制的机器使用整形装置设计数据，以精确地将板材切割成整形装置的形状。随后可以利用紧固件或粘结剂将整形装置直接附接到假体腿的表面。如果整形装置由更具刚性的材料制成，则设计数据可以用来切割整形装置。整形装置随后可以被弯曲或模制，以形成所需的三维形状。还可以利用所描述的快速成型过程来制造三维整形装置。像上述的腿部件制造方法那样，快速成型机将使用整形装置设计数据，以由连续系列的横截面层来制造整形装置。假肢的另一通常需求是颜色。所期望的颜色在制造过程中也可以施加到假肢部件、支架或整形装置。在一实施方式中，整形装置、支架或腿部件的颜色可以通过与用于制造腿的材料进行混合的颜料来施加。颜色将通过结构而存在并且不能被去除。可替代地，颜色可以以单独的喷漆、染色、沉积或其它着色工艺施加到腿部件或支架，以在腿、支架和整形装置的外表面上形成色层。在另一实施方式中，金属或陶瓷层可以沉积到腿、支架和整形装置的外表面上。用来沉积金属层的方法可以依据腿、支架和整形装置的基础材料。金属层可以通过非电解过程或化学电镀过程沉积在不导电的塑性部件上。如果被电镀的部件是导电材料，则电化学电镀过程可以用来沉积金属层。在色层或金属层施加到假肢部件后，可以执行附加的表面加工过程。表面加工的示例包括可以通过已知的机械或化学工艺施加的变平、磨砂、有光泽、半光泽、反光、拉毛、抛光、纹理化。保护性透明塑料或油漆涂层也可以施加到腿、支架和整形装置。最后的制造步骤可以将整形装置附接到假体腿或支架。可以以许多不同的方式来附接整形装置。如上所讨论的，在优选实施方式中，整形装置是可以由使用者容易进行更换的可拆装结构。可释放的紧固件可以用来将整形装置保持到构件。可释放的紧固件的示例包括螺栓、带扣、钮扣、夹钳、夹子、销、固定器、铆钉、带、卡扣、缝合线、条带、大头钉、系带、拉链等。还可以利用粘结剂将整形装置附接到腿或支架。在替代性实施方式中，整形装置永久地附接到腿或支架。能够更永久地将整形装置附接到腿的工艺包括软焊、焊接和熔合。图18图示了在表面已经进行金属电镀并且整形装置已经被附接之后的假体腿887。假体腿887的暴露区域是具有镍精加工895的踝关节和膝关节。使用非电解镀镍工艺将镍精加工施加在塑料腿上。整形装置921由平滑黑色皮革材料切割而成并且附接到腿887的凹陷区域内的外表面，该凹陷区域围绕胫骨和小腿区段延伸。使用粘结剂将皮革整形装置921附接到假体腿887，粘结剂允许整形装置921被移除并且由另一整形装置更换。参照图 19，大致类似的整形装置可以附接在诸如臂支架901之类的支架上方。在一实施方式中，臂支架901的内表面对应于受伤臂905的通过所描述的摄影测量过程获得的表面形貌。支架901可以具有一致的厚度。由此，外表面还对应于受伤臂的表面形貌。整形装置903可以围绕支架901放置。因为整形装置903被设计成围绕支架901装配，所以整形装置903的接触支架901的内表面可以具有与身体的受伤部分的外表面匹配的轮廓。整形装置903可以包括多种不同的材料，例如金属、塑料、皮革等，如上所述。在该示例中，整形装置可以标记有图形式样，其也形成有不同颜色、材料、孔等。可以利用可释放的紧固件或粘结剂将整形