3D掃描+3D打印 定制足矯形器

  由于傳統(tong)工藝制造的(de)足矯形器(qi)具有(you)笨重(zhong)、佩(pei)戴不舒(shu)適等局限性(xing)，南京(jing)大學醫(yi)學院(yuan)附屬鼓樓醫(yi)院(yuan)的(de)醫(yi)生在足矯形器(qi)領域引入(ru)了3D掃描(miao)技術(shu)和3D打印技術(shu)，通過試(shi)驗的(de)方(fang)式，驗證了此(ci)種方(fang)式的(de)矯形器(qi)能夠有(you)效的(de)緩解病(bing)患(huan)疼痛(tong)，達(da)到良好的(de)治療效果。

  什么是足底筋膜炎?

  足(zu)底(di)筋膜(mo)炎(yan)是足(zu)底(di)的肌(ji)腱(jian)或者筋膜(mo)發生無菌(jun)性炎(yan)癥所致。最(zui)常(chang)見癥狀是腳跟的疼痛與不(bu)適，行走(zou)過(guo)度(du)(du)時疼痛感加劇，嚴(yan)重患(huan)者甚至站立休息(xi)時也(ye)有疼痛感。足(zu)底(di)筋膜(mo)炎(yan)是運動引(yin)起的慢性損傷，過(guo)度(du)(du)訓練也(ye)可(ke)導致跟骨疼痛，這(zhe)種疾病可(ke)影響所有年齡(ling)段的成人。

  試驗過程

  試驗(yan)的所有驗(yan)證(zheng)均在南京大(da)學(xue)醫學(xue)院附屬(shu)鼓樓醫院實(shi)施(shi)。

  1、足矯形器的設計和制造

  使用EinScan-Pro多功能手持3D掃描儀對患者的足部及小腿進行掃描，如圖a，導出STL格式數據進行后期處理。

  在Magics軟件中利用布爾(er)運算設計(ji)出足(zu)矯形器的外形。足(zu)矯形器設計(ji)為(wei)5mm，從(cong)足(zu)跟側(ce)邊緣到足(zu)弓將整個足(zu)跟包裹，如圖(tu)b,d,e,f。

  將(jiang)設計好的數據導入到(dao)尼龍3D打印機中進(jin)行(xing)打印，如圖(tu)c。

  2、臨床評估

  足底壓力分析

  本試驗通過步法分(fen)析設備，在步行和慢跑(pao)狀態下(xia)，捕捉及(ji)分(fen)析參與(yu)者(zhe)在佩戴(dai)與(yu)不佩戴(dai)足矯形(xing)器時(shi)的足部壓力狀態及(ji)分(fen)布。

  參與者

  從醫院及南京大(da)學(xue)學(xue)生中招(zhao)募(mu)到(dao)的共16名參與者(6名女性(xing)，10名男性(xing))，這些參與者飽受足跟痛的困擾從一年到(dao)多年，并且有疼痛增強的情況(kuang)，并且在嘗試(shi)其他(ta)治療(liao)方式后(hou)沒(mei)有顯(xian)著效果。

  疼痛評價等(deng)級(ji)

  通過疼(teng)痛等級(ji)(1-10個(ge)等級(ji))的(de)評價，在治(zhi)療(試驗)前(qian)后收(shou)集參與者對自(zi)身足跟痛疼(teng)痛等級(ji)的(de)評分(fen)，通過對比評分(fen)，來驗證治(zhi)療效果(guo)。

  3、有限元分析

  選(xuan)擇一個特定(ding)的參(can)與(yu)者對其治療效果進行(xing)有(you)限元分(fen)析。被選(xuan)取人為29歲男性，利(li)用ct掃描(miao)其在自(zi)然狀態下的腿(tui)部及腳(jiao)部數(shu)(shu)據。使用MIMICS軟(ruan)件對數(shu)(shu)據進行(xing)重(zhong)建;將重(zhong)建數(shu)(shu)據導(dao)入(ru)Geomagic studio進行(xing)網格優(you)化及再利(li)用Abaqus軟(ruan)件進行(xing)有(you)限元分(fen)析。

  試驗結果

  臨床分(fen)析及有限元分(fen)析。

  1、臨床分析

  在(zai)(zai)佩(pei)戴了足(zu)矯形(xing)器后，足(zu)中段(duan)和后足(zu)的(de)壓力分布降(jiang)低;在(zai)(zai)步行時(shi)，前足(zu)的(de)作用(yong)力增(zeng)加，在(zai)(zai)慢跑時(shi)，前足(zu)的(de)作用(yong)力降(jiang)低，如上圖(tu)所示。

  2、有限元分析

  通過佩戴(dai)足矯形器，骨頭和軟(ruan)組織(zhi)受力發(fa)生了變化，負荷(he)發(fa)生了轉移(yi)，如上(shang)圖所示。

  結果證(zheng)實，通(tong)過3D掃描和3D打(da)印(yin)技術定制的(de)(de)足矯形器(qi)能(neng)夠完全符合(he)患(huan)者(zhe)足底的(de)(de)曲(qu)線，佩戴后可改(gai)變患(huan)者(zhe)足底的(de)(de)力學分布，并且顯著(zhu)改(gai)善由于(yu)足底筋膜(mo)炎引起(qi)的(de)(de)足跟痛。