足底筋膜炎によるかかとの痛みを改善するための 3D スキャン + 3D プリント足装具

足底筋膜炎によるかかとの痛みを改善するための 3D スキャン + 3D プリント足装具
従来の技術で製造された足装具はかさばり、装着感が悪いため、南京大学鼓楼病院の医師らは足装具の分野に3Dスキャンと3Dプリントの技術を導入しました。彼らはShinlin 3DのEinScan-Pro多機能ハンドヘルド3Dスキャナーを使用し、このタイプの装具が患者の痛みを効果的に軽減し、良好な治療結果を達成できることを実験で検証しました。

足底筋膜炎とは何ですか?
足底筋膜炎は、足の裏の腱または筋膜の無菌性炎症です。最も一般的な症状はかかとの痛みと不快感で、歩きすぎると悪化します。重症患者は立っているときや休んでいるときでも痛みを感じます。足底筋膜炎はスポーツに関連した慢性的な傷害であり、過度なトレーニングによるかかとの痛みにもつながることがあります。この病気はあらゆる年齢の成人に発症する可能性があります。

実験プロセス<br /> 実験の検証はすべて南京大学医学部付属鼓楼病院で実施されました。
1. 足装具の設計と製造

Shining 3D の EinScan-Pro 多機能ハンドヘルド 3D スキャナーを使用して、図 a に示すように患者の足とふくらはぎをスキャンし、後処理用に STL 形式のデータをエクスポートします。
足装具の形状は、Magics ソフトウェアのブール演算を使用して設計されました。足部装具は 5mm に設計されており、図 b、d、e、f に示すように、かかとの外側の端から足の土踏まずまでかかと全体を包みます。
図 c に示すように、設計したデータをナイロン 3D プリンターにインポートして印刷します。

2. 臨床評価

足底圧分析<br /> この実験では、歩行分析装置を使用して、歩行中やジョギング中に足底装具を着用している場合と着用していない場合の参加者の足圧の状態と分布を捕捉し、分析します。

参加者<br /> 南京大学の病院と学生から合計 16 人の参加者 (女性 6 人、男性 10 人) が募集されました。これらの参加者は 1 年から長年にわたりかかとの痛みに悩まされ、他の治療法を試しても痛みが増し、大きな効果はありませんでした。

痛みの評価スケール<br /> 痛みのレベル(1~10段階)の評価を通じて、治療(治験)前と治療後の被験者のかかとの痛みのレベルに関するスコアを収集し、スコアを比較することで治療効果を検証しました。

3. 有限要素解析<br /> 治療効果の有限要素解析を行うために特定の参加者を選択します。対象者は29歳の男性で、自然な状態での脚と足のCTスキャンデータを収集した。データは MIMICS ソフトウェアを使用して再構築され、再構築されたデータはメッシュ最適化のために Geomagic studio にインポートされ、その後 Abaqus ソフトウェアを使用して有限要素解析が実行されました。

テスト結果

臨床分析<br /> 足部装具を装着すると、中足部と後足部の圧力分布が減少し、上図に示すように、歩行時には前足部への力が増大し、ジョギング時には前足部への力が減少する。


有限要素解析<br /> 足部装具を装着することで、上図のように骨や軟部組織にかかる力が変化し、荷重が伝達されます。

結果から、3Dスキャンと3Dプリント技術でカスタマイズされた足装具は、患者の足裏の曲線に完全に適合できることが確認されました。装着後、患者の足裏の力学的分布が変化し、足底筋膜炎によるかかとの痛みが大幅に改善されます。

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