Fattibilità di ricerca di ricercatori australiani di plantari stampati 3D per caviglia / piede per funzionalità e comfort
La stampa 3D ha svolto un ruolo ampio e vario in impianti medici , dispositivi e altro ancora. Ricercatori australiani dell’Università di Sydney hanno recentemente pubblicato ” Fattibilità di progettare, produrre e consegnare ortesi caviglia-piede stampate in 3D: una revisione sistematica “, delineando le sfide in ortesi caviglia-piede tradizionalmente fatte (AFO) e l’ampio potenziale per la stampa 3D in consegna sia di produzione che di assistenza sanitaria.
Nell’esaminare la fattibilità di AFO personalizzati, stampati in 3D, il team ha valutato proprietà e risultati biomedici, oltre a confrontare i livelli di adattamento e comfort. Sono stati coinvolti undici studi diversi, con gli scienziati impegnati a sviluppare AFO più leggeri, flessibili e facili da usare. Tali dispositivi sono solitamente prescritti per bambini e adulti con condizioni quali:
Paralisi cerebrale
Malattia di Charcot-Marie-Tooth
Incidente cerebrovascolare (ictus)
Sclerosi multipla
Storicamente, le AFO si sono dimostrate inadeguate e scomode, nonostante il loro uso previsto per aiutare i pazienti in generale a camminare, eliminare i viaggi e le cadute e assistere l’equilibrio. Gli scienziati affermano che i bambini, le donne e gli individui che vivono a casa da soli tendono a essere i più insoddisfatti delle tradizionali AFO.
“… molti bambini e adulti con disturbi muscoloscheletrici e neuromuscolari non indossano le loro AFO prescritte e utilizzano invece strategie compensatorie durante l’andatura nonostante siano fisiologicamente inefficienti e potenzialmente dannosi”, hanno affermato i ricercatori. “Pertanto, molti utenti scelgono di indossare i propri dispositivi solo quando le loro condizioni diventano gravi anche se un precedente utilizzo di AFO potrebbe avere significativi benefici clinici.”
I plantari per i piedi sono generalmente realizzati in gesso di Parigi. Successivamente, si forma un vuoto termoplastico sul modello positivo con polipropilene. Esiste un’ampia post-elaborazione in questa tecnica manuale, e non solo è laboriosa, ma limitata nelle opzioni per i pazienti, è costosa e può richiedere molto tempo affinché i pazienti ricevano i loro dispositivi. La stampa 3D a confronto può essere esponenzialmente più veloce, più economica, completamente specifica per il paziente in termini di adattamento e offrire più opzioni.
“È probabile che le nuove AFO stampate su misura per il paziente 3D abbiano un effetto drammatico sulla soddisfazione del paziente, sull’aderenza all’utilizzo di AFO e sui risultati generali relativi alla salute”, affermano i ricercatori.
Hanno partecipato 32 persone, di età compresa tra 21 e 68 anni.
“Quattro degli undici studi sono stati condotti su popolazioni di pazienti tra cui caduta del piede unilaterale a causa di debolezza dorsiflessore da ictus, paralisi cerebrale, ernia L5, intossicazione da monossido di carbonio e traumi meccanici, sindrome post-polio, traumi e paralisi cerebrale e un’embolectomia. Sei studi hanno reclutato partecipanti sani e uno studio non ha segnalato o valutato l’AFO in nessun partecipante (solo su banco). “
Dieci degli studi hanno esplorato se un AFO passivo dinamico (basandosi sulle proprietà del materiale e sulle caratteristiche fisiche per stabilire caratteristiche funzionali come la flessione o la rigidità rotazionale) fosse possibile, mentre altri studi hanno integrato parti stampate 3D con materiali “pronti all’uso” per produrre ‘rigidità regolabile’.
“Un altro studio ha prodotto un AFO segmentato costituito da una sezione in vitello stampata in 3D e da una sezione del piede e da una molla centrale in fibra di carbonio intercambiabile”, hanno affermato i ricercatori. “Analogamente, un altro studio ha integrato una cerniera metallica disponibile in commercio, in grado anche di regolare la rigidità dell’AFO in un AFO articolato stampato in 3D.”
“Altri progetti includevano anche un AFO con una sezione di vitello e piede stampata in 3D da 3 mm collegata con due aste in fibra di carbonio e un dispositivo stampato in 3D che supportava caviglia e piede e fissato con lacci. L’unico studio che non ha prodotto un AFO passivo dinamico ha utilizzato la stampa 3D per produrre un AFO rigido (solido), tuttavia non è stata eseguita alcuna prova sull’AFO fabbricato. “
Negli studi è stata utilizzata la stampa 3D SLS, con un’ampia gamma di materiali diversi, dal nylon alle resine ai fotopolimeri epossidici. Le valutazioni dei pazienti includevano quanto bene erano in grado di camminare, quanto fossero confortevoli le AFO, l’accuratezza nella fabbricazione e le proprietà meccaniche. Hanno trovato “differenze significative” nella gamma di movimento per la caviglia, quando si confrontano AFO tradizionali e AFS SLS, poiché l’AFO SLS mostrava meno raggio di movimento.
“È stata osservata una fluorescenza plantare significativamente ridotta durante la fase iniziale di posizione tra le condizioni di rigidità, con l’impostazione di rigidità più elevata che consente la minima quantità di plantarflessione”, hanno affermato i ricercatori. “Hanno suggerito che adeguare la rigidità degli AFO SLS possa fornire supporto per soddisfare le diverse attività in un modo che le AFO tradizionali non sono in grado di offrire”.
Nell’analisi del passo, hanno anche confrontato un poliuretano FDM FO rinforzato con lacci per scarpe con un polipropilene rigido AFO fabbricato tradizionalmente in un partecipante:
“Hanno scoperto che entrambe le AFO hanno migliorato in modo simile i parametri spaziali rispetto al camminare a piedi nudi. Tuttavia, i dati cinematici alla caviglia hanno dimostrato che l’AFO tradizionale era più efficace nel supportare la dorsiflessione della caviglia durante lo swing rispetto all’AFO stampato in 3D. Gli autori hanno suggerito che questo AFO stampato in 3D doveva essere progettato in più dorsiflessione per compensare lo stiramento dell’AFO durante l’usura. Tuttavia, questo è probabilmente dovuto al design dell’AFO stampato in 3D che è stato sviluppato per essere più simile a un’ortesi supramalleolare piuttosto che a un AFO in quanto il dispositivo ha solo circondato la caviglia e il retropiede e non la parte inferiore della gamba. “
Alla fine, il team ha scoperto che gli AFO stampati in 3D in generale erano di qualità altrettanto buona delle loro controparti convenzionali. La rigidità meccanica e la dissipazione di energia degli AFO stampati in 3D sono risultate simili, ma i ricercatori hanno notato che le dimensioni dei campioni erano piccole e che la qualità dello studio era generalmente bassa.
“L’uso della stampa 3D per la produzione di AFO sembra avere molti potenziali vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, tra cui lo sviluppo di nuovi design che ottimizzano la rigidità e la dissipazione di energia, migliorano la biomeccanica, il comfort e la vestibilità”, ha concluso il team.
“La fattibilità dell’utilizzo della stampa 3D per la produzione di AFO dipende dal metodo di progettazione e stampa AFO e pertanto sono necessarie ulteriori ricerche prima che gli AFO stampati in 3D possano essere integrati nella pratica clinica. Sono necessarie ulteriori ricerche per valutare gli AFO di stampa 3D nelle popolazioni pediatriche e per determinare la tecnica di stampa più appropriata e materiali ottimali per migliorare la capacità di deambulazione, la soddisfazione del paziente e l’uso a lungo termine e la durata. “
