3D掃描+3D打印足矯形器，改善由于足底筋膜炎引起的足跟痛

由于傳統(tǒng)工藝制造的足矯形器具有笨重、佩戴不舒適等局限性，南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院的醫(yī)生在足矯形器領(lǐng)域引入了3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)，使用先臨三維EinScan-Pro多功能手持3D掃描儀，通過試驗(yàn)的方式，驗(yàn)證了此種方式的矯形器能夠有效的緩解病患疼痛，達(dá)到良好的治療效果。

什么是足底筋膜炎？
足底筋膜炎是足底的肌腱或者筋膜發(fā)生無菌性炎癥所致。最常見癥狀是腳跟的疼痛與不適，行走過度時(shí)疼痛感加劇，嚴(yán)重患者甚至站立休息時(shí)也有疼痛感。足底筋膜炎是運(yùn)動(dòng)引起的慢性損傷，過度訓(xùn)練也可導(dǎo)致跟骨疼痛，這種疾病可影響所有年齡段的成人。

試驗(yàn)過程
試驗(yàn)的所有驗(yàn)證均在南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院實(shí)施。
1.足矯形器的設(shè)計(jì)和制造

使用先臨三維EinScan-Pro多功能手持3D掃描儀對患者的足部及小腿進(jìn)行掃描，如圖a，導(dǎo)出STL格式數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。
在Magics軟件中利用布爾運(yùn)算設(shè)計(jì)出足矯形器的外形。足矯形器設(shè)計(jì)為5mm，從足跟側(cè)邊緣到足弓將整個(gè)足跟包裹，如圖b,d,e,f。
將設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到尼龍3D打印機(jī)中進(jìn)行打印，如圖c。

2.臨床評估

足底壓力分析
本試驗(yàn)通過步法分析設(shè)備，在步行和慢跑狀態(tài)下，捕捉及分析參與者在佩戴與不佩戴足矯形器時(shí)的足部壓力狀態(tài)及分布。

參與者
從醫(yī)院及南京大學(xué)學(xué)生中招募到的共16名參與者（6名女性，10名男性），這些參與者飽受足跟痛的困擾從一年到多年，并且有疼痛增強(qiáng)的情況，并且在嘗試其他治療方式后沒有顯著效果。

疼痛評價(jià)等級
通過疼痛等級（1-10個(gè)等級）的評價(jià)，在治療（試驗(yàn)）前后收集參與者對自身足跟痛疼痛等級的評分，通過對比評分，來驗(yàn)證治療效果。

3.有限元分析
選擇一個(gè)特定的參與者對其治療效果進(jìn)行有限元分析。被選取人為29歲男性，利用ct掃描其在自然狀態(tài)下的腿部及腳部數(shù)據(jù)。使用MIMICS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行重建；將重建數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic studio進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化及再利用Abaqus軟件進(jìn)行有限元分析。

試驗(yàn)結(jié)果

臨床分析
在佩戴了足矯形器后，足中段和后足的壓力分布降低；在步行時(shí)，前足的作用力增加，在慢跑時(shí)，前足的作用力降低，如上圖所示。


有限元分析
通過佩戴足矯形器，骨頭和軟組織受力發(fā)生了變化，負(fù)荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，如上圖所示。

結(jié)果證實(shí)，通過3D掃描和3D打印技術(shù)定制的足矯形器能夠完全符合患者足底的曲線，佩戴后可改變患者足底的力學(xué)分布，并且顯著改善由于足底筋膜炎引起的足跟痛。