3D掃描+3D打印定制足矯形器，拯救足底筋膜炎患者

  3D掃描+3D打印 定制足矯形器

  由于傳統(tǒng)工藝制造的足矯形器具有笨重、佩戴不舒適等局限性，南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院的醫(yī)生在足矯形器領(lǐng)域引入了3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)，通過(guò)試驗(yàn)的方式，驗(yàn)證了此種方式的矯形器能夠有效的緩解病患疼痛，達(dá)到良好的治療效果。

  什么是足底筋膜炎?

  足底筋膜炎是足底的肌腱或者筋膜發(fā)生無(wú)菌性炎癥所致。最常見(jiàn)癥狀是腳跟的疼痛與不適，行走過(guò)度時(shí)疼痛感加劇，嚴(yán)重患者甚至站立休息時(shí)也有疼痛感。足底筋膜炎是運(yùn)動(dòng)引起的慢性損傷，過(guò)度訓(xùn)練也可導(dǎo)致跟骨疼痛，這種疾病可影響所有年齡段的成人。

  試驗(yàn)過(guò)程

  試驗(yàn)的所有驗(yàn)證均在南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院實(shí)施。

  1、足矯形器的設(shè)計(jì)和制造

  使用EinScan-Pro多功能手持3D掃描儀對(duì)患者的足部及小腿進(jìn)行掃描，如圖a，導(dǎo)出STL格式數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。

  在Magics軟件中利用布爾運(yùn)算設(shè)計(jì)出足矯形器的外形。足矯形器設(shè)計(jì)為5mm，從足跟側(cè)邊緣到足弓將整個(gè)足跟包裹，如圖b,d,e,f。

  將設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到尼龍3D打印機(jī)中進(jìn)行打印，如圖c。

  2、臨床評(píng)估

  足底壓力分析

  本試驗(yàn)通過(guò)步法分析設(shè)備，在步行和慢跑狀態(tài)下，捕捉及分析參與者在佩戴與不佩戴足矯形器時(shí)的足部壓力狀態(tài)及分布。

  參與者

  從醫(yī)院及南京大學(xué)學(xué)生中招募到的共16名參與者(6名女性，10名男性)，這些參與者飽受足跟痛的困擾從一年到多年，并且有疼痛增強(qiáng)的情況，并且在嘗試其他治療方式后沒(méi)有顯著效果。

  疼痛評(píng)價(jià)等級(jí)

  通過(guò)疼痛等級(jí)(1-10個(gè)等級(jí))的評(píng)價(jià)，在治療(試驗(yàn))前后收集參與者對(duì)自身足跟痛疼痛等級(jí)的評(píng)分，通過(guò)對(duì)比評(píng)分，來(lái)驗(yàn)證治療效果。

  3、有限元分析

  選擇一個(gè)特定的參與者對(duì)其治療效果進(jìn)行有限元分析。被選取人為29歲男性，利用ct掃描其在自然狀態(tài)下的腿部及腳部數(shù)據(jù)。使用MIMICS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建;將重建數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic studio進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化及再利用Abaqus軟件進(jìn)行有限元分析。

  試驗(yàn)結(jié)果

  臨床分析及有限元分析。

  1、臨床分析

  在佩戴了足矯形器后，足中段和后足的壓力分布降低;在步行時(shí)，前足的作用力增加，在慢跑時(shí)，前足的作用力降低，如上圖所示。

  2、有限元分析

  通過(guò)佩戴足矯形器，骨頭和軟組織受力發(fā)生了變化，負(fù)荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，如上圖所示。

  結(jié)果證實(shí)，通過(guò)3D掃描和3D打印技術(shù)定制的足矯形器能夠完全符合患者足底的曲線(xiàn)，佩戴后可改變患者足底的力學(xué)分布，并且顯著改善由于足底筋膜炎引起的足跟痛。