3D掃描+3D打印足矯形器，改善由于足底筋膜炎引起的足跟痛

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，南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院的醫(yī)生在足矯形器領域引入了3D掃描技術和3D打印技術，使用先臨三維EinScan-Pro多功能手持3D掃描儀，通過試驗的方式，驗證了此種方式的矯形器能夠有效的緩解病患疼痛，達到良好的治療效果。

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)生無菌性炎癥所致。最常見癥狀是腳跟的疼痛與不適，行走過度時疼痛感加劇，嚴重患者甚至站立休息時也有疼痛感。足底筋膜炎是運動引起的慢性損傷，過度訓練也可導致跟骨疼痛，這種疾病可影響所有年齡段的成人。

試驗過程
試驗的所有驗證均在南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院實施。
1.足矯形器的設計和制造

使用先臨三維EinScan-Pro多功能手持3D掃描儀對患者的足部及小腿進行掃描，如圖a，導出STL格式數(shù)據(jù)進行后期處理。
在Magics軟件中利用布爾運算設計出足矯形器的外形。足矯形器設計為5mm，從足跟側邊緣到足弓將整個足跟包裹，如圖b,d,e,f。
將設計好的數(shù)據(jù)導入到尼龍3D打印機中進行打印，如圖c。

2.臨床評估

足底壓力分析
本試驗通過步法分析設備，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的足部壓力狀態(tài)及分布。

參與者
從醫(yī)院及南京大學學生中招募到的共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，并且有疼痛增強的情況，并且在嘗試其他治療方式后沒有顯著效果。

疼痛評價等級
通過疼痛等級（1-10個等級）的評價，在治療（試驗）前后收集參與者對自身足跟痛疼痛等級的評分，通過對比評分，來驗證治療效果。

3.有限元分析
選擇一個特定的參與者對其治療效果進行有限元分析。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軟件對數(shù)據(jù)進行重建；將重建數(shù)據(jù)導入Geomagic studio進行網(wǎng)格優(yōu)化及再利用Abaqus軟件進行有限元分析。

試驗結果

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，前足的作用力增加，在慢跑時，前足的作用力降低，如上圖所示。


有限元分析
通過佩戴足矯形器，骨頭和軟組織受力發(fā)生了變化，負荷發(fā)生了轉移，如上圖所示。

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