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评估3D打印足矫形器对扁平足患者的重要性

来源:客户端

发布时间:2019-12-25 18:01:09

点击量:1472

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患有扁平足等疾病的人经常求助于定制足部矫形器(FO),可以使用3D打印和扫描技术以更低的成本在更少的时间内制造出这种矫形器。来自台湾的一组研究人员最近进行了一项名为《 3D打印足矫形器的生物力学评估和强度测试》的研究,目的是评估扁平足患者对3D打印FO的使用情况。据了解,这项研究的目的是使用低成本3D打印技术制造FO,并评估3D打印FO在柔性扁平足个体中的机械性能和生物力学效果。


3D打印FO的制作
图1:3D打印FO的制作。 (c)从脚部模型中提取FO形状。 (d)导入到Cura中的Solid FO模型将被切片并作为G代码输出。


他们以0°,45°和90°的方向3D打印了18个FO样品,并与12个个体进行了人体运动分析,并进行了机械测试以确定其最大压缩载荷和刚度。研究人员3D扫描了参与者的脚,然后将结果导出为STL文件,并使用Autodesk Meshmixer软件对其进行了编辑,使用Ultimaker Cura 3.3软件定义FO的构建参数,然后在Infinity X1 FDM 3D打印机上用PLA灯丝打印成3D模型。研究人员解释说:“由于不存在用于FO的标准测试,我们设计了一种程序来测试FO的刚度。在每个FO的侧面放置了一个矩形夹具测量。然后,对每个构建方向的六个3D打印FO进行动态压缩,然后团队收集了位移和反作用力数据。为了比较FO的最大压缩载荷和刚度,还完成了方差分析(ANOVA)或方差的单向分析,检验和事后Tukey检验。


使用Infinity X1 3D打印机打印的FO
(e)使用Infinity X1 3D打印机打印的FO  (f)3D打印的FO的俯视图和(g)后视图。


执行的压缩测试表明,当位移小于5mm时,FO的45°和90°生成取向导致相似的载荷和位移行为。方差分析揭示了群体之间的差异。 Tukey测试表明,使用45°构造方向(N)制成的FO中的最大负载明显大于使用90°(N)和0°(N)构造方向所制成的FO。参与者还进行了运动捕捉实验,其中运动学和动力学数据均由八台摄像机的3D Vicon运动分析系统收集。他们必须穿着标准鞋“进行五次以自选速度进行水平行走的试验”,然后再嵌入3D打印FO。然后团队再次进行了ANOVA测试,以比较三个构建方向中每个方向的FO的机械参数。为了比较运动捕捉测试中的生物力学变量,还进行了配对样本测试。



      

“结果表明,45°构造方向产生了最强的FO。此外,在Shoe + FO条件下,最大踝伸肌力矩和外旋肌力矩分别显着降低了35%和16%,但与Shoe条件相比,最大踝plant屈力矩增加了3%。研究人员表示:“在两种情况下,地面反作用力没有显着差异。这项研究表明3D打印的FO可以改变步态期间的踝关节力矩。



点评:低成本3D打印技术具有制造定制FO的能力,并具有纠正脚部异常的足够支持,研究人员的数据表明,这些FO引起了生物力学的变化,并对扁平足的人影响深远。

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