评估3D打印足矫形器对扁平足患者的重要性

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。

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。

（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。