3D打印技术在矫形鞋垫中的应用进展

3D打印技术的快速发展使其成为近年国内外快速成型技术研究的重点。本文简要介绍3D打印技术原理、原材料和加工设备;介绍矫形鞋垫制作;总结国内外3D打印技术在矫形鞋垫制作中的应用现状,从鞋垫的结构设计、打印材料、临床应用等方面对3D打印和传统工艺的区别进行阐述,并对存在的问题和未来发展进行讨论。     

内侧楔形鞋垫矫治成人扁平足的研究进展

成人扁平足导致的足部过度旋前可造成下肢力线改变并影响下肢关节运动功能, 从而引起疼痛并增加运动损伤风险。矫形鞋垫是一种以恢复人体下肢异常力线结构为目的的辅助功能矫形器, 也兼具缓冲减震、增加本体感觉等作用。内侧楔形鞋垫(MWO)能矫正扁平足患者的下肢力线, 改善踝、膝、髋关节运动学参数并缓解下背部疼痛, 因此被广泛应用于矫治扁平足。本研究通过总结分析近年来关于MWO矫治成人扁平足的文献报道, 发现合理应用MWO可改善扁平足患者足部过度旋前, 从而影响下肢各关节运动及下肢肌肉活动, 对缓解扁平足人群在特定运动时疼痛及预防运动损伤具有积极作用。     

鞋垫类型对行走相关肌群肌电活动及足底压力的影响

目的:通过测量行走相关肌群肌电活动,评价正常人在裸足和穿鞋普通鞋垫、3D鞋垫状态小腿表面肌群的变化规律,为3D鞋垫的进一步应用提供理论依据。方法:采用足底压力与表面肌电设备采集相关数据后,个性化定制3D鞋垫。通过表面肌电设备采集胫骨前肌、腓骨长肌、趾长伸肌、腓肠肌外侧和内侧头五块肌群在完成裸足、穿鞋垫着普通鞋垫、穿鞋垫着3D鞋垫三种条件下行走时的肌电活动。结果:3D鞋垫能平衡足内外侧压力,让行走时足有适度外翻;本研究与之前研究不同的是,在摆动阶段发现了腓肠肌的一次短暂突发的波峰,表明腓肠肌在摆动阶段参与屈膝过程;3D鞋垫增加了支撑阶段胫骨前肌的激活程度,但减少了胫骨前肌的工作时长;3D鞋垫除支撑阶段的胫骨前肌、腓肠肌外其他肌群的肌肉活性皆低于普通鞋垫;穿鞋显著降低了摆动阶段踝关节拮抗肌共激活;3D鞋垫较普通鞋垫的共激活不具有优势。结论:3D鞋垫能有效分散足底主要受力区域压力,提高鞋的舒适度,有效地控制行走时的步姿,提高鞋的足部控制性能;穿鞋时3D鞋垫和普通鞋垫皆能够显著降低由于不稳定造成高激活强度肌肉的活性,3D鞋垫有更强的维持足踝部的稳定性能。     

矫形鞋垫用于青少年特发性脊柱侧弯体位调整的研究

目的 采用人体扫描仪和足底扫描仪评估矫形鞋垫对青少年特发性脊柱侧弯（AIS）患者体位调整的影响。 方法 选取AIS患者15例,均采用矫形鞋垫进行干预。采用人体扫描仪和足底扫描仪分别测量AIS患者穿戴矫形鞋垫前、后的骨盆冠状面倾斜度和双侧足底压力分布百分比,重复测量3次,取平均值后进行配对t检验统计分析。 结果 AIS患者穿戴矫形鞋垫前、后骨盆冠状面倾斜度差值为（2.79±1.09）°,穿戴前、后骨盆冠状面倾斜度比较,差异有统计学意义(P<0.05);ASI患者穿戴矫形鞋垫前、后双侧足底压力百分比差值为（6.43±3.85）%,穿戴前、后双侧足底压力百分比比较,差异有统计学意义(P<0.05)。 结论 矫形鞋垫可通过调整体位来改善AIS患者骨盆冠状面的倾斜度和双侧足底压力分布,进而改善AIS患者两侧不对称受力。     

平衡训练联合矫形鞋垫治疗慢性踝关节不稳的疗效观察

目的 观察平衡训练联合矫形鞋垫治疗慢性踝关节不稳的疗效。 方法 选取慢性踝关节不稳（CAI）患者90例,按随机数字表法将其分为平衡组、鞋垫组、联合组,每组30例。研究过程中平衡组脱落4例,联合组脱落3例,最终纳入平衡组（26例）、鞋垫组（30例）、联合组（27例）。3组患者均进行常规康复治疗,平衡组在常规康复治疗基础上进行平衡训练,鞋垫组在常规康复治疗基础上给予穿戴全定制鞋垫进行日常活动,联合组在常规康复治疗基础上进行平衡训练及穿戴定制鞋垫活动。治疗前、治疗4周后（治疗后）,测量3组患者的踝关节主动活动度,采用坎伯兰踝关节不稳定评价问卷（CAIT）评定患者的踝关节情况,采用动态足底压力分析对患者患侧足底第1～5跖骨头（M1～M5）、足趾区（T1)、内侧足跟(HM)、外侧足跟(HL)共8个区域的均化峰值压力（PF/W）和达峰时间（TPF）进行测量。 结果 治疗前,3组患者踝关节主动活动度、CAIT评分、足底8个区域的PF/W和TPF比较,差异无统计学意义（P＞0.05）。治疗后,3组患者踝关节活动及CAIT评分均有不同程度的改善（P＜0.05）。与平衡组及鞋垫组治疗后比较,联合组踝关节活动度［背伸（17.11±1.58）°,趾屈（29.11±3.49）°,内翻（18.85±3.04）°、外翻（27.44±1.44）°］及CAIT评分改善较为优异（P＜0.05）。与平衡组治疗后比较,联合组HL区域的PF /W较低（P＜0.05）。与鞋垫组治疗后比较,联合组M2［（3.25±0.24）N/kg］、HM区域［（4.83±0.17）N/kg］的PF/W较高,M5［（0.92±0.16）N/kg］、HL区域［（3.21±0.19）N/kg］的PF/W较低（P＜0.05）。与平衡组治疗后比较,鞋垫组M3区域［（74.05±4.21）%］的TPF较高（P＜0.05）。与鞋垫组治疗后比较,联合组M3区域［（68.95±2.13）%］的TPF较低（P＜0.05）。 结论 平衡训练联合矫形鞋垫穿戴能有效增加CAI患者患侧多个方向的踝关节主动活动度,提高踝关节稳定性,平衡患侧足部受压情况,进而改善患者日常生活能力。较单独平衡训练或穿戴矫形鞋垫的疗效好。     

定制化矫形鞋垫对脑卒中偏瘫患者步态及平衡功能的影响

目的 观察定制化矫形鞋垫对脑卒中偏瘫患者步态及平衡功能的影响。 方法 采用随机数字表法将60例脑卒中后步态异常患者分为踝足矫形器组（AFO组）和矫形鞋垫组（简称鞋垫组）,每组30例。AFO组给予常规康复训练及AFO适配训练,鞋垫组给予常规康复训练及定制化矫形鞋垫适配训练,2组患者均干预4周。于适配前、适配后8 h及适配后4周时对2组患者进行疗效评估,评估项目包括Tinetti步态评估量表（TGS）、足底压力平衡指数、左右步长差值、步宽（足印法测试）、计时起立行走测试(TUGT)、下肢Fugl-Meyer评分(FMA-LE)、6分钟步行测试（6MWT）、躯干姿势控制量表（TIS）、Berg平衡量表（BBS）及Barthel指数量表（BI）等。 结果 适配后8 h鞋垫组上述各项指标均较AFO组有改善趋势,但组间差异无统计学意义（P>0.05）。适配后4周时,鞋垫组TGS、平衡指数（赤足和穿鞋+辅具时）、左右步长差值、BBS及BI评分均明显优于AFO组水平,组间差异均具有统计学意义（P＜0.05）,而平衡指数（仅穿鞋、无辅具）、步宽、FMA-LE、TIS、TUGT及6MWT等指标两组间差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 与踝足矫形器比较,定制化矫形鞋垫能更有效纠正脑卒中偏瘫患者足踝生物力学异常,提高其平衡功能,有助于患者步态表现恢复正常。     

扁平足患者足型及步态特征研究

目的:为探究足型及步态特征的动态压力分布,给扁平足患者的预防及治疗提供理论帮助。方法:通过三维足型扫描仪,测试80例男性在校大学生的足弓指数、拇外翻角度、后跟角度、足弓类型等指标筛选出扁平足患者,并使用Foot scan高频足底压力测试系统,检测正常足和扁平足在自然行走时的动态足底压力分布,对比分析扁平足患者足型的步态特征。结果:扁平足足底各区域冲量在第1—5趾骨、第1—2跖骨处普遍小于正常足,在第3—5跖骨、足弓(P0.05)、足跟内侧(P0.05)、足跟外侧普遍大于正常足;扁平足在第2—5趾骨(P0.05)、第1—2跖骨、第3—4跖骨(P0.05)、足跟内侧、足跟外侧足底接触面积变小,在第1趾骨、足弓处的足底接触面积大于正常足;扁平足在第1—5趾骨、第1—4跖骨、足跟内侧、足跟外侧的峰值压强均大于正常足,且在第2—5趾骨有较显著性差异(P0.05),在第5跖骨、足弓处的峰值压强均小于正常足;扁平足在整足接触阶段所占的时相比例均大于正常足,在着地阶段、离地阶段的时相比例小于正常足(P0.05)。结论:扁平足患者足底接触面积、足弓部位的冲量和峰值压强增大,足部易产生结构性损伤,对扁平足患者尽早开展矫正治疗十分必要。     

平地自然行走护士的步态特征和足底压力分布

背景：繁忙的工作和快速行走的严格要求势必造成护士足部压力增高,甚至引起足部疾病。目的：分析护士平地自然行走下的步态特征和足底压力分布。方法：采用比利时RSscan INTERNATIONAL公司生产的足底压力分布测试系统对73名护士进行动态足底压力测试。结果与结论：护士步态分析中足底压强、冲量、支撑时间数据分析一致：在自然步态下,护士足部最大压强部位在第2、3跖骨区;足部最大冲量部位在前足;支撑期时间所占比例最大的是前足离地阶段;加上护士步速较快,足底压力相应增高,前足压力也随其增大。提示护士前足压力较高,易疲劳而发生运动损伤。因此,护士要科学的选择护士鞋或鞋垫,调整足底压力分布和足底冲量,加强对前足、特别是前足第2～3跖骨区的保护,尽可能避免足部疲劳和损伤的发生。     

儿童柔韧性扁平足康复治疗的研究进展

儿童柔韧性扁平足多见于儿童发育过程中,如不及时进行康复干预,将会对其产生诸多不良影响。本文将国内外常用的儿童柔韧性扁平足的康复治疗方案进行整理,分析宣教、运动疗法、矫形鞋垫、物理因子治疗、手法治疗、弹性绷带这六种治疗方法各自的特点,以期为儿童柔韧性扁平足的临床诊疗提供思路。     

两种不同矫形器对早期内侧间室膝关节骨性关节炎步态的影响

摘要 目的: 比较早期内侧间室膝关节骨性关节炎（OA）患者在佩戴膝关节外翻矫形器与外侧楔形角矫形鞋垫后所产生的下肢生物力学变化及差异,探讨不同矫形器在早期内侧间室膝关节骨性关节炎患者康复中的应用价值。 方法: 采用Vicon三维步态分析系统及Kislter测力台分别测评32例早期内侧间室型膝关节骨性关节炎患者在佩戴定制外侧楔形角矫形鞋垫（倾斜角5°）、膝关节外翻矫形器及无佩戴任何矫形器（测试期间均穿标准鞋）三种条件下的下肢关节运动学、动力学及时间空间参数。 结果: 相较于未佩戴任何矫形器情况,佩戴2种矫形器后膝关节内侧间室压力（膝关节内翻力矩,膝关节内翻角冲量）均明显降低（P<0.05）,此外佩戴外侧楔形角矫形鞋垫后患者踝关节外翻角度明显增加,足底压力中心明显向外侧偏移（P<0.05）。 结论: 两种不同的矫形器均有助于降低早期内侧间室型膝关节骨性关节炎患者在步行过程中膝内侧间室所产生的压力,两者治疗效果未见明显差异。     

基于糖尿病患者步态周期足底压力的变刚度鞋垫设计

目的 分析步态周期内糖尿病患者足底压力特征，探究变刚度减压鞋垫的优化设计。方法 开展足底压力实验，建立包含157例受试者的数据库。分析糖尿病有神经病变、无神经病变患者和健康人的足底压力分布差异，划分鞋垫压力区域，并按照压力梯度在不同鞋垫区域填充多孔单元。构建糖尿病足-小腿-鞋垫有限元模型，分析足跟着地、动态中立和前掌推离3个姿态下足底压力和内部应力的分布特点，探究最合理的鞋垫刚度设计。结果 与健康组相比，糖尿病神经病变患者左、右足足跟区峰值压力和高压百分比均有下降趋势，其中左足足跟区峰值压力减少11%(P=0.026)，高压百分比减少9.8%(P=0.02)。鞋垫跖骨高压区、足跟高压区分别采用2.5 MPa和1.9 MPa的多孔单元时，能够使前掌推离、动态中立和足跟着地姿态的足底峰值压力分别降低42.4%、27.4%和26.4%，软组织峰值应力分别降低49.8%、43.6%和25.1%。结论 糖尿病患者跖骨区比足跟区溃疡风险更高；基于多姿态下足底压力和内部应力优化的变刚度鞋垫，能有效降低行走时足底峰值压力和软组织峰值应力，为变刚度鞋垫设计提供参考。     

正常足与扁平足的足底压力及步态特征

背景：足底压力测量可揭示人体运动过程中足的动力性特征。目的：测量扁平足患者足底压力参数的分布规律，比较扁平足与正常足的足底压力及步态特征。设计、时间及地点：分组对照的足底生物力学变化检测，于2007—12／2008—01在河北体育学院实验室完成。对象：抽取河北体育学院22～26岁在校学生自愿者，足印足弓空白区宽度与足印最窄区宽度（实心）之比为2：1的正常青年30名，足印无空白区的扁平足青年30名。足底压力分布测试系统Footscaninsole为比利时RSscan公司生产。方法：采用FootscanUSB2平板式足底压测试系统对其进行动态足底压力测试。受试者均脱鞋袜，以个人平常步态自然行走，每人3次，记录动态足底压力。主要观察指标：足底接触面积、着地时相及冲量情况。结果：60名受试者进入结果分析。①足底接触面积：正常足后跟、前掌接触面积的比例均大于扁平足，而足弓接触面积的比例均小于扁平足，差异均具有显著性意义（P〈0．05或0．01）。②着地时相：正常足前掌接触时相、整足接触时相均小于扁平足；而着地时相、离地时相均大于扁平足，差异均具有显著性意义（P〈0．05或0．01）。③冲量：正常足弓、前掌所受冲量占全掌比例均小于扁平足；而后跟所受冲量占全掌比例大于扁平足，差异均具有显著性意义（P〈0．05或0．01）。结论：扁平足前掌接触时相、整足接触时相均大于正常足，着地时间长，压力中心过于密集。扁平足足弓、前掌所受冲量占令掌比例均大于正常足。     

聚焦超声波联合矫形鞋垫治疗跟痛症患者的疗效观察

目的观察聚焦超声波联合矫形鞋垫治疗跟痛症患者的疗效。方法采用随机数字表法将60例跟痛症患者分为超声组、鞋垫组及观察组,每组20例。超声组患者给予聚焦超声波治疗,鞋垫组患者给予矫形鞋垫治疗,观察组患者在穿戴矫形鞋垫基础上辅以聚焦超声波治疗,3组患者均连续治疗2个疗程。于治疗前、治疗1个疗程、2个疗程后采用视觉模拟评分法(VAS)对3组患者进行疼痛评定,于治疗前、治疗2个疗程后采用足踝功能量表(FAOS)对3组患者疼痛、症状、日常活动、运动及生活质量等方面进行评定。结果治疗前3组患者疼痛VAS评分、FAOS量表各维度评分组间差异均无统计学意义(P>0.05);治疗1个疗程后,发现3组患者疼痛VAS评分均较治疗前明显降低(P<0.05),观察组疼痛VAS评分亦显著低于鞋垫组水平(P<0.05);治疗2个疗程后,发现观察组FAOS量表疼痛评分[(78.20±10.44)分]、日常活动评分[(82.55±7.54)分]、运动评分[(47.85±16.06)分]及生活质量评分[(58.05±21.26)分]均较治疗前明显改善(P<0.05);并且观察组疼痛VAS评分[(1.95±0.68)分]显著优于超声组及鞋垫组(P<0.05),同时超声组疼痛VAS评分[(2.60±0.59)分]亦较鞋垫组疼痛VAS评分[(3.00±0.72)分]明显改善(P<0.05)。结论聚焦超声波联合矫形鞋垫治疗跟痛症患者具有协同作用,能进一步缓解患者疼痛症状,改善步行功能,其疗效优于单一聚焦超声波治疗或单一矫形鞋垫治疗。     

足底压力分布测量技术的应用特点

目的:对近20年来国内外有关足底压力测量技术的应用进行述评,并对其未来应用前景做出展望。资料来源:利用计算机检索CNKI及Proquest数据库1980/2006与足底压力分布和测量相关文章,检索词“足底压力(Solepressure),压力鞋(In-shoeplantar),假肢(artificiallimbs)”等,同时直接在中国国家图书馆查阅,无论中英文文献全部纳入。资料选择:凡属涉及利用足印技术、足底压力扫描技术、力板与测力台技术、压力鞋与鞋垫技术都被纳入选择范围,共收集相关论文263篇。资料提炼:进一步查阅全文,选择与量表制定、肢体伤残评估、假肢设计、术后康复、“足疾”诊断与治疗、“健康鞋”设计等6个方面相关文献,排除重复研究、年代久远文献和综述,共纳入34篇进行综述。资料综合:①足底压力分布测量可为步态评定建立量化标准。②足底压力分布测试能客观、定量评定人体步行功能,全面反映康复功能状态,并能提供适时指导治疗的参考方案。③足底压力测量能揭示马蹄足、高弓足、扁平足等足部畸形的足底压力分布规律,这将促进相关足疾治疗,并对鉴定假肢的安装质量和帮助肢残人步行等方面提供大量的支持。④足底压力测量为揭开“足-鞋”之间的作用力分布特征提供帮助,可指导人们健康穿鞋及为制鞋工业的健康设计带来了技术支持。结论:足底压力测量技术具有广阔的应用前景,并可望为步态分析、糖尿病、脑瘫、偏瘫、截瘫、足疾患者等功能康复、疗效评定和手术鉴定提供更加客观的评价标准。     

学龄儿童柔软性扁平足足底压力分布特征

目的:探索学龄儿童柔软性扁平足生物力学参数化研究,为临床儿童柔软性扁平足干预方案提供佐证。方法:利用Sensor Media型号为FM6050的压力测试板和freestep pro分析软件采集分析16例6~9岁柔软性扁平足儿童和16例6~9岁正常足弓儿童的站立和步行状态下的足底压力分布数据,探索儿童柔软性扁平足与正常足弓儿童的足底压力分布差异。结果:观察组前足A区(P=0.001)和B区(P=0.009)负荷低于对照组,观察组中足D区(P=0.000)负荷高于对照组。观察组与对照组在步行状态下足底最大冲量存在差异,观察组最大冲量在内侧跟骨,对照足最大冲量在第2、3跖骨,且观察组内侧足弓冲量高于对照组(P=0.002)。结论:学龄儿童因足弓发育的问题导致足底压力分布的异常,即便是无症状的,也是有必要做进一步评估的。监测学龄儿童足底压力,对柔软性扁平足预防和指导康复具有临床意义。     

6—7岁儿童扁平足的生物力学特点

目的：探讨6—7岁儿童扁平足的发生概率,并进一步调查扁平足的生物力学特征。方法：利用MIMICS软件测量210足在负重位时足弓高度和足跟外翻度数,并通过Footscan数据测量比较正常足和扁平足的足底压力区域和接触面积的不同,进行统计学分析。结果：此年龄段内扁平足的生物力学特征即为足弓高度低于22.93mm,足弓塌陷发生率为31.43%;足跟外翻角度大于7.66°,发生概率为87.62%。两者同时发生的概率约为27.61%。与正常足足底压力和接触面积相比,扁平足足底压力主要集中在前足的第二跖区、第三跖区和足跟内侧区域,中足接触面积增加41.9%。结论：6—7岁儿童中扁平足约占三分之一,本研究为儿童足部健康调查及鞋类设计提供了一些参数。     

3D打印技术在医学影像中的应用现状及发展前景

三维印刷技术包括立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、喷墨和熔融沉积模型(FDM)。三维打印模型已用于复杂的术前计划手术,定制假体的制作,以及医生的教育和培训。三维打印医学模型的数据可以通过计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)和超声(US)获得医学成像与通信(DICOM)数据图像的分割处理和网格生成工具,并转换为标准细分语言(STL)文件以进行打印。当前,3D打印技术在医学影像中的应用已经成功地解决许多复杂的医疗问题。随着技术的进步,3D打印技术在医学影像中的应用将在未来继续增长,本文旨在回顾近年来在医学影像中3D处理和应用方面的创新。     

矫形鞋垫对青壮年女性足部疾病患者足底压力的即时调整效应

目的 探讨矫形鞋垫对青壮年女性足部疾病患者足底压力的即时调整效应。 方法 采用自身配对设计,运用Platform FreeMed足底压力分布测量装置,评估20例接受矫形鞋垫矫治的青壮年女性足病患者分别在赤足（BF）、配穿普通运动鞋 (SH)、配穿普通运动鞋+矫形鞋垫(SI)三种状态下于静态站立、动态最适速度（CWS）匀速步行时的足底压力分布;并采用疼痛目测类比法（VAS）评分、主观舒适度量表评估患者在上述状态下主观体验。 结果 ①静态站立时,患者在SH和SI状态下合共最大压力［（0.71±0.14）和（0.70±0.14）kg/cm2］、平均压力［（0.30±0.04）和（0.28±0.04）kg/cm2］均较BF［（0.95±0.18)和(0.43±0.07)kg/cm2）］显著减少,合共接触面积、前-后足接触面积均较BF状态下明显增大（P<0.01）;SI状态下,前-后足冲量百分比差值［（13.70±11.58 ）%］较SH状态下［（21.00±11.14 ）%］、BF［（25.10±16.44）%］显著减少(P<0.05);②CWS匀速步行时,SH和SI状态下的合共最大压力和平均压力均较BF状态时显著减少（P<0.01）,合共接触面积均较BF状态时显著增大（P<0.01）;而SI状态下,中足触地面积［（23.31±9.91）cm2］及冲量百分比［（15.68±6.19）%］均较BF状态下［（12.16±5.56）cm2和（10.77±6.96）%］、SH状态下［（17.95±10.02）cm2和（12.51±6.15）%］显著增大,而中足与前、后足的冲量百分比差值则较其它两组显著减少（P<0.05）;③3种状态下的即时VAS比较,差异均无统计学意义（P>0.05）,但在SI状态下的即时单腿站立舒适度（1.87±0.55）、足弓部舒适度（1.53±0.60）较其它两种状态时明显改善（P<0.05）。 结论 矫形鞋垫可即时改善青壮年女性足病患者足底压力分布,提高患者主观舒适度。     

使用硅胶足垫分解足底压力的研究

目的：了解硅胶足垫在足部护理中的作用。方法：用生物力学分析方法,测试男性正常足动、静态下足底受力情况。受测者穿着运动鞋,对比鞋内无硅胶垫和有硅胶垫两种情况下的受力数据,分析正常足底受力特征。结果：硅胶垫可降低足底大部分区域的受力,缩短足底受压时间。其中第一跖骨压强降低比率最大（正常步速为68.6%,快速走为71.5%）,第一跖骨的受压时间缩短最明显（正常步速时缩短了0.38s,快速走时缩短了0.37s）。结论：硅胶足垫可以有效地分解足底受力,避免足部遭受应力性疾患。     

3D生物打印材料在生物医学领域中的应用及研究进展

随着3D打印技术不断发展，3D打印材料也逐渐发展、更新。本文通过查阅中国知网、万方、PubMed等数据库的文献重点综述了3D生物打印材料在骨科、牙科、生殖医学、心血管疾病、整形美容等生物医学领域的应用和研究进展，并分析指出了3D生物打印材料的优势与不足。在生物医学领域中，不断有新的3D生物打印技术、新的3D生物打印材料在临床上得到应用。但是现有打印材料仍然存在着明显的不足，如打印精度不够、生物降解性能不佳等问题。