《Materials》：3D打印足部矯形器的可行性研究

導(dǎo)讀：在臨床應(yīng)用中，往往需要特定的足部矯形器解決患者的足部問題。到目前為止，定制功能性足部矯形器（FO）的傳統(tǒng)制造方法主要是石膏鑄造和手工制造，矯形器治療完全取決于個體從業(yè)者的技能和專業(yè)知識，這使得制造程序難以標準化和復(fù)制，以及費用昂貴、耗時和浪費材料。3D打印為開發(fā)病人專用的矯形器提供了新思路，可以解決目前可用技術(shù)局限性。但迄今為止，關(guān)于定制足部矯形器的研究還很少，缺少相關(guān)的制造流程步驟。



2022年6月，南極熊獲悉，來自意大利的研究者在《Materials》上發(fā)表了一項題為《Foot Orthosis and Sensorized House Slipper by 3D Printing》（通過3D打印制造足部矯形器和感應(yīng)式家居拖鞋）的研究，快來看看吧！



研究
在這項研究中，作者提出了一項可行性研究，其中包括工業(yè)工程師和足科醫(yī)生之間的跨學(xué)科合作。
(i)使用3D掃描技術(shù)獲取病人的足部數(shù)據(jù)，并與傳統(tǒng)鑄造進行了比較。

(ii) 創(chuàng)建了一個GD工作流程，以設(shè)計一個能夠輕松定制矯形器形狀的過程，使終端用戶（足科醫(yī)生）能夠與患者互動式地定制矯形器。

(iii)在不同的打印材料之間進行比較，評估矯形器的力學(xué)行為。研究人員使用了標準材料（聚碳酸酯板）（手工成型），與四組3D打印樣品進行了比較：聚乙二醇（PETG）、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）和聚乳酸（PLA）（通過熔融絲制造（FFF））。


△在中性位置用針刺法和次踝關(guān)節(jié)繃帶記錄腳印后得到的十個石膏模型的比較


△設(shè)計工作流程，用于交互式修改足部矯形器

現(xiàn)象
醫(yī)務(wù)人員和沒有經(jīng)驗的用戶可以在不到5分鐘的時間內(nèi)設(shè)計出定制的足部矯形器。制作的足部石膏模型與使用3D掃描制作的真實足部模型之間的差異是患者在采集信息過程中產(chǎn)生的非平穩(wěn)性造成的。

具有計算機輔助設(shè)計 (CAD) 能力的足病醫(yī)生可以使用已建立的GD方法輕松地創(chuàng)建定制足部矯形器以滿足患者的臨床需求。矯形器的復(fù)雜形狀也可以通過3D打印輕松快速地重新創(chuàng)建。

與標準的聚碳酸酯板相比，所有打印材料都具有一定的屈服應(yīng)力并且不易變形。打印過程中的打印方向和受力情況可能對打印產(chǎn)品造成一定的影響，研究還需要在不同打印方向和機械負載條件下進行更多測試，以確定哪些材料更適合日常生活和醫(yī)療需求。


△感應(yīng)式拖鞋建模過程中的關(guān)鍵步驟

結(jié)論
此研究為一種生產(chǎn)定制足部矯形器的新技術(shù)。該流程對專業(yè)人員來說既經(jīng)濟又簡單，具有極大的可行性。研究證明了手持式3D掃描儀采集患者信息的過程會更準確。在打印方面，研究證明聚合物材料在機械質(zhì)量方面會對制造過程有重大影響。

原文鏈接：https://www.mdpi.com/1996-1944/15/12/4064/htm