Valutazione delle prestazioni delle ortesi per piedi stampate in 3D per le persone con i piedi piatti
Le persone con condizioni come i piedi piatti spesso si rivolgono a ortesi per piedi personalizzate (FO), che possono essere fabbricate utilizzando tecnologie di stampa e scansione 3D a un costo ridotto in meno tempo. Un team di ricercatori di Taiwan ha recentemente condotto uno studio, intitolato ” Valutazione biomeccanica e test di resistenza delle ortesi per piedi stampate in 3D”, al fine di valutare l’uso di FO stampati in 3D da persone con i piedi piatti.
“Gli scopi di questo studio erano di fabbricare FO utilizzando tecniche di stampa 3D a basso costo e valutare le proprietà meccaniche e gli effetti biomeccanici delle FO stampate in 3D in soggetti con piede piatto flessibile”, hanno scritto i ricercatori.
Hanno stampato in 3D 18 campioni FO, con orientamenti di 0 °, 45 ° e 90 °, e li hanno sottoposti all’analisi del movimento umano, con 12 individui a piede piatto, nonché a test meccanici per determinare il loro massimo carico di compressione e rigidità.
I ricercatori 3D hanno scannerizzato i piedi dei partecipanti ed esportato il risultato come un file STL, che è stato modificato con il software Meshmixer di Autodesk e stampato in 3D dal filamento PLA su una stampante 3D Infinity X1 FDM. I parametri di costruzione degli FO sono stati definiti utilizzando il software Ultimaker Cura 3.3.
“Poiché non esistono test standard per gli FO, abbiamo progettato una procedura per testare la rigidità degli FO”, hanno spiegato i ricercatori. “Un apparecchio rettangolare di misurazione è stato posizionato sul lato laterale di ogni FO.”
Quindi, sei FO stampate in 3D per ciascun orientamento di costruzione sono state sottoposte a compressione dinamica e il team ha raccolto dati di spostamento e forza di reazione. Sono stati inoltre completati un ANOVA, o analisi unidirezionale di varianza, test e un test Tukey post hoc, al fine di confrontare il carico di compressione massimo e la rigidità degli FO.
“I test di compressione eseguiti hanno rivelato che gli orientamenti di costruzione a 45 ° e 90 ° generavano simili comportamenti di carico e spostamento negli FO quando lo spostamento era inferiore a 5 mm”, hanno scritto. “L’ANOVA ha rivelato differenze tra i gruppi. Il test Tukey ha dimostrato che il carico massimo negli FO fabbricati usando l’orientamento di costruzione a 45 ° (N) era significativamente maggiore di quelli negli FO fabbricati usando gli orientamenti di costruzione di 90 ° (N) e 0 ° (N). “
I partecipanti sono stati anche sottoposti a un esperimento di motion capture, in cui i dati cinetici e cinetici sono stati raccolti da un sistema di analisi del movimento 3D Vicon a otto telecamere. Hanno dovuto “eseguire cinque prove di camminata di livello a una velocità auto-selezionata” indossando scarpe standard, e poi le scarpe incorporate con FO stampati in 3D.
Il team ha nuovamente eseguito un test ANOVA per confrontare i parametri meccanici degli FO da ciascuno dei tre orientamenti di costruzione; un campione accoppiato – prova è stata anche condotta al fine di confrontare le variabili biomeccaniche dalle prove motion capture.
“I risultati hanno indicato che l’orientamento della costruzione a 45 ° ha prodotto le FO più forti. Inoltre, i momenti massimi di distorsione alla caviglia e di rotore esterno nelle condizioni Shoe + FO sono stati significativamente ridotti del 35% e del 16%, rispettivamente, ma i momenti di flessione plantare massima della caviglia sono aumentati del 3%, rispetto alla condizione di Shoe. Nessuna differenza significativa nella forza di reazione al suolo è stata osservata tra le due condizioni “, hanno scritto i ricercatori. “Questo studio ha dimostrato che gli FO stampati in 3D potrebbero alterare i momenti dell’articolazione della caviglia durante l’andatura.
“Possiamo concludere che la tecnologia di stampa 3D a basso costo ha la capacità di fabbricare FO personalizzati con un supporto sufficiente per correggere le anomalie del piede. Forniamo prove del fatto che tali FO generano cambiamenti biomeccanici e influenzano positivamente le persone con piede piatto flessibile “.
Co-autori dell’articolo erano Kuang-Wei Lin , Chia-Jung Hu , Wen-Wen Yang , Li-Wei Chou , Shun-Hwa Wei , Chen-Sheng Chen e Pi-Chang Sun.
