創想三維：3D打印機定制踝足矯形器可行性研究

http://m.wandqa.cn2019年02月20日 14:29教育裝備網

3D打印機在醫療等方面發揮了巨大而多樣的作用，來自悉尼大學的研究人員最近發表了“設計制造和提供3D打印踝足矯形器的可行性系統評價”概述了傳統制作的踝足矯形器（AFO）的特點以及3D打印機的廣泛制造潛力和衛生服務等。

在研究定制的3D打印AFO的可行性時，該團隊評估了生物醫學特性和結果，參與了11項不同的研究，并比較了它的舒適度�？茖W家們致力于開發更輕巧，靈活，易于使用的AFO。

在以前，AFO總體給人們的印象是不合身且不舒服，盡管它們的目的是協助患者能夠正常行走。但是，很多生活在家中的兒童，婦女和個人對傳統AFO很不滿意。

研究人員說：“許多患有肌肉骨骼和神經肌肉疾病的兒童和成人不會輕易佩戴他們的AFO，即使早期使用AFO可能會帶來顯著的臨床益處，但是，許多用戶只有在病情嚴重時才選擇佩戴他們的設備。”

足部矯形器通常由巴黎石膏制成，在正模型上用聚丙烯形成熱塑性真空。這種手動技術有廣泛的后處理，不僅勞動強度大，而且患者的選擇有限，價格昂貴，甚至需要很長時間才能接收到他們的設備。相比之下，3D打印速度更快，精度更高，更實惠，而且它可以完全針對患者個性化定制，在舒適度方面更加符合患者。

研究人員表示：“新型特異性3D打印AFO可能會讓患者更加滿意，這將對AFO使用率和整體健康相關結果產生顯著影響�！�

踝足矯形器的一個例子（照片來源：EOS）

11項研究中有4項是針對患者人群進行的，包括由于卒中后背屈、腦癱、L5疝、一氧化碳中毒、機械創傷、脊髓灰質炎后綜合征、腦癱以及栓子切除術導致的單側足下垂。六項研究招募了健康的參與者，一項研究沒有報告或評估任何參與者的AFO（僅有基準測試）。

其中10項研究探討了動態被動AFO（依靠材料特性和物理特征來建立彎曲或旋轉剛度等功能特性）是否可行，而其他研究則將3D打印部件與現成材料集成在一起，產生可調節的剛度。

32名成年人參加，年齡從21歲到68歲不等

另一項研究制造了一個分段的AFO，包括一個3D打印的小腿部分和腳部和一個中央可互換的碳纖維彈簧，研究人員說：“另一項研究集成了一種商用金屬鉸鏈，它還能夠將AFO的剛度調整為3D打印的鉸接式AFO。”

其他設計還包括一個AFO，3D打印3毫米小腿和腳部分連接兩個碳纖維桿，用3D打印設備支撐腳踝和腳，并用鞋帶固定。唯一沒有產生動態被動AFO的研究，使用3D打印來生產剛性（實心）AFO，但是沒有對制造的AFO進行測試。

研究中使用了SLS 3D打印機，材料種類繁多，從尼龍到樹脂再到環氧樹脂光聚合物。對患者的評估包括他們能夠行走的程度，AFO的舒適程度，制造的準確性和機械性能。當比較傳統的AFO和SLS AFO時，他們發現腳踝的運動范圍存在“顯著差異”，因為SLS AFO確實表現出較小的運動范圍。

在僵硬狀態之間觀察到早期站立期間的跖屈顯著減少，較高的剛度設置允許最小量的跖屈，研究人員說：“他們建議，調整SLS AFO的剛度可以提供支持，以適應傳統AFO無法提供的不同活動。”

在步態分析中，他們還將一個用鞋帶收緊的FDM聚氨酯AFO與傳統制造的剛性聚丙烯AFO進行了對比：他們發現，與赤腳行走相比，兩個AFO同樣改善了時空參數。然而，踝運動學數據顯示，與3D打印的AFO相比，傳統的AFO在擺動期間更有效地支持踝關節背屈。研究者建議，這種3D打印的AFO需要設計得更具背屈，以補償AFO在佩戴過程中的拉伸。然而，這可能是由于3D打印AFO的設計，其被開發為更像是超臼齒矯形器而不是AFO，因為該裝置僅包圍腳踝和后腳而不是小腿。

最后，該團隊發現整體3D打印AFO的質量與傳統制造的AFO一樣好。 3D打印的AFO的機械剛度和能量耗散相似，但研究人員指出，樣本量很小，研究質量普遍較低�！笆褂�3D打印來制造AFO似乎比傳統方法有許多潛在的好處，包括開發新穎的設計，優化剛度和能量耗散，改善步行生物力學，舒適性和貼合性，”該團隊總結道。

使用3D打印制造AFO的可行性取決于AFO設計和打印方法，因此3D打印AFO可以整合到臨床實踐之前進行額外的研究，需要進一步研究評估兒科人群中的3D打印AFO，并確定最合適的3D打印技術和最佳材料，以提高行走能力，患者滿意度以及長期使用和耐久性。