評估3D打印足矯形器對扁平足患者的重要性?

評估3D打印足矯形器對扁平足患者的重要性 
患有扁平足等疾病的人經(jīng)常求助于定制足部矯形器（FO），可以使用3D打印和掃描技術(shù)以更低的成本在更少的時(shí)間內制造出這種矯形器。來(lái)自臺灣的一組研究人員最近進(jìn)行了一項名為《 3D打印足矯形器的生物力學(xué)評估和強度測試》的研究，目的是評估扁平足患者對3D打印FO的使用情況。據了解，這項研究的目的是使用低成本3D打印技術(shù)制造FO，并評估3D打印FO在柔性扁平足個(gè)體中的機械性能和生物力學(xué)效果。


評估3D打印足矯形器對扁平足患者的重要性
圖1：3D打印FO的制作。 （c）從腳部模型中提取FO形狀。 （d）導入到Cura中的Solid FO模型將被切片并作為G代碼輸出。

 

他們以0°，45°和90°的方向3D打印了18個(gè)FO樣品，并與12個(gè)個(gè)體進(jìn)行了人體運動(dòng)分析，并進(jìn)行了機械測試以確定其 大壓縮載荷和剛度。研究人員3D掃描了參與者的腳，然后將結果導出為STL文件，并使用Autodesk Meshmixer軟件對其進(jìn)行了編輯，使用Ultimaker Cura 3.3軟件定義FO的構建參數，然后在Infinity X1 FDM 3D打印機上用PLA燈絲打印成3D模型。研究人員解釋說(shuō)：“由于不存在用于FO的標準測試，我們設計了一種程序來(lái)測試FO的剛度。在每個(gè)FO的側面放置了一個(gè)矩形夾具測量。然后，對每個(gè)構建方向的六個(gè)3D打印FO進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮，然后團隊收集了位移和反作用力數據。為了比較FO的 大壓縮載荷和剛度，還完成了方差分析（ANOVA）或方差的單向分析，檢驗和事后Tukey檢驗。


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（e）使用Infinity X1 3D打印機打印的FO  （f）3D打印的FO的俯視圖和（g）后視圖。

 

執行的壓縮測試表明，當位移小于5mm時(shí)，FO的45°和90°生成取向導致相似的載荷和位移行為。方差分析揭示了群體之間的差異。 Tukey測試表明，使用45°構造方向（N）制成的FO中的 大負載明顯大于使用90°（N）和0°（N）構造方向所制成的FO。參與者還進(jìn)行了運動(dòng)捕捉實(shí)驗，其中運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數據均由八臺攝像機的3D Vicon運動(dòng)分析系統收集。他們必須穿著(zhù)標準鞋“進(jìn)行五次以自選速度進(jìn)行水平行走的試驗”，然后再嵌入3D打印FO。然后團隊再次進(jìn)行了ANOVA測試，以比較三個(gè)構建方向中每個(gè)方向的FO的機械參數。為了比較運動(dòng)捕捉測試中的生物力學(xué)變量，還進(jìn)行了配對樣本測試。


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“結果表明，45°構造方向產(chǎn)生了 強的FO。此外，在Shoe + FO條件下， 大踝伸肌力矩和外旋肌力矩分別顯著(zhù)降低了35％和16％，但與Shoe條件相比， 大踝plant屈力矩增加了3％。研究人員表示：“在兩種情況下，地面反作用力沒(méi)有顯著(zhù)差異。這項研究表明3D打印的FO可以改變步態(tài)期間的踝關(guān)節力矩。

 

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點(diǎn)評：低成本3D打印技術(shù)具有制造定制FO的能力，并具有糾正腳部異常的足夠支持，研究人員的數據表明，這些FO引起了生物力學(xué)的變化，并對扁平足的人影響深遠。