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(nèi)制造出這種矯形器。來自臺灣的一組研究人員最近進(jìn)行了一項(xiàng)名為《 3D打印足矯形器的生物力學(xué)評估和強(qiáng)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(jù)了解，這項(xiàng)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(jī)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(dǎo)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(yùn)動(dòng)分析，并進(jìn)行了機(jī)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(jié)果導(dǎo)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(gòu)建參數(shù)，然后在Infinity X1 FDM 3D打印機(jī)上用PLA燈絲打印成3D模型。研究人員解釋說：“由于不存在用于FO的標(biāo)準(zhǔn)測試，我們設(shè)計(jì)了一種程序來測試FO的剛度。在每個(gè)FO的側(cè)面放置了一個(gè)矩形夾具測量。然后，對每個(gè)構(gòu)建方向的六個(gè)3D打印FO進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮，然后團(tuán)隊(duì)收集了位移和反作用力數(shù)據(jù)。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(yàn)和事后Tukey檢驗(yàn)。


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

 

執(zhí)行的壓縮測試表明，當(dāng)位移小于5mm時(shí)，F(xiàn)O的45°和90°生成取向?qū)е孪嗨频妮d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(gòu)造方向（N）制成的FO中的 大負(fù)載明顯大于使用90°（N）和0°（N）構(gòu)造方向所制成的FO。參與者還進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)捕捉實(shí)驗(yàn)，其中運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)均由八臺攝像機(jī)的3D Vicon運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)收集。他們必須穿著標(biāo)準(zhǔn)鞋“進(jìn)行五次以自選速度進(jìn)行水平行走的試驗(yàn)”，然后再嵌入3D打印FO。然后團(tuán)隊(duì)再次進(jìn)行了ANOVA測試，以比較三個(gè)構(gòu)建方向中每個(gè)方向的FO的機(jī)械參數(shù)。為了比較運(yùn)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。


評估3D打印足矯形器對扁平足患者的重要性

      

“結(jié)果表明，45°構(gòu)造方向產(chǎn)生了 強(qiáng)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，地面反作用力沒有顯著差異。這項(xiàng)研究表明3D打印的FO可以改變步態(tài)期間的踝關(guān)節(jié)力矩。

 

評估3D打印足矯形器對扁平足患者的重要性

 

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(shù)據(jù)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(yuǎn)。