增材制造技术在假肢矫形器领域的应用(3)

时间：2021-04-10 09:37 来源：3D科学谷作者：中国3D打印网阅读：次

三、AM 技术在矫形器方向上的应用

在19世纪60年代初期，科研领域对假肢接受腔的计算机辅助设计开始进行研究，并提出利用AM技术进行假肢矫形器制造。随着材料的不断开发和相关成本的降低，AM技术的可行性在近些年的研究中得到了更广泛的验证。有研究概述了利用人体扫描技术、CAD和AM等技术制造假肢矫形器的最新方法。例如，利用SLS和FDM技术制造足踝矫形器，首先需要对足踝进行扫描以获取外形，然后在打印之前对矫形器的生物力学性能进行计算分析。到目前为止，利用AM技术制造的矫形器的使用效果还缺少临床反馈，然而，实验研究和调查问卷已经提供了一些效果评估。

利用AM技术个性化定制多种足部矫形器，同时，通过步态分析和主观调查对这些产品的贴合性和舒适性进行评估，并与传统制造方法所制造的产品进行对比。利用SLS技术制造适合于跑步者的贴合型功能鞋垫，然后对这种鞋垫的舒适性和生物力学参数与商业在售产品进行了为期三个月的测试对比。结果表明，利用AM技术制造的产品在舒适性和预防运动损伤方面均有更好的效果。有研究应用计算机仿真技术和破坏性测试对由AM技术和传统方法制造的被动动力患者的矫形器进行了对比分析，以保证SLS矫形器的可靠性。随后进行步态分析，结果表明利用AM技术制造的矫形器的性能与传统产品无明显差异。在一项对足弓支撑垫产品的对比测试中，受试者分别穿着有3D打印支撑垫、传统制造的足弓支撑垫和无支撑垫的跑鞋运动，结果表明，相比无支撑垫状态，3D打印支撑垫能够增加足弓高度指数，但支撑高度低于传统矫形器。

由AM技术制造的足踝矫形器已经商业化，并在临床上用于治疗马蹄内翻足、类风湿性关节炎，以及用于缓解跖骨下的峰值压力。有研究分析了用SLS方法制造的分别由尼龙12、玻璃纤维增强尼龙12和尼龙11材料制成的被动动力型足踝矫形器，测试了其能量耗散特性，并与市售的碳纤维足踝矫形器进行了比较。机械阻尼和破坏性测试结果表明，由尼龙11制成的矫形器的能量耗散最少，并且是唯一具有足够刚度的材料。其次是尼龙12和玻璃纤维增强尼龙12。对由SLS方法制成的适用于类风湿性关节炎患者的矫形器的评估显示，在走路状态下，该矫形器与传统矫形器无功能差别，并且在患者的舒适度和适配度方面，这两种矫形器也没有差异。使用AM技术设计和制造具有可调节元件的、用以减轻足底压力的足部矫形器，以及具有可调节刚度的足踝矫形器，并由健康参与者进行穿戴测试。结果表明，由AM技术制成的两种矫形器都能够满足功能要求。此研究表明了AM技术在新型个性化矫形设备制造中的可用性。对采用SLS技术制造的足踝矫形器和临床中广泛使用的热塑性聚丙烯矫形器进行对比研究，通过测试8名单侧足下垂的受试者的时空步态参数和踝关节运动学参数发现，两种类型的矫形器相比赤脚都能改善步态性能，并且两种矫形器之间没有显著差异。这些研究证实了AM方法在足踝矫形器定制中的可行性以及极大的临床潜力。

(责任编辑：admin)

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