Diabetické vložky s 3D tiskem pro pacienty pro snížení plantárního tlaku (3D Insole)

Odhaduje se, že celosvětově dochází každých 30 sekund k amputaci dolní končetiny a že 85 % těchto amputací je výsledkem diabetických vředů na noze. Plantární vředy na chodidle vznikají částečně v důsledku vysokého zatížení a mechanického namáhání měkkých tkání nohy. Vlastní standardní vložky péče mají za cíl snížit oblasti chodidla, které jsou vystaveny nadměrnému tlaku na chodidlo, přerozdělením tlaku do jiných oblastí.

Omezení účinnosti standardních vložek však vedou k míře ulcerace, která zůstává nepřijatelně vysoká. Mezitím revoluce v technologiích 3D tisku, materiálových vlastnostech a digitálních výrobních potrubích umožňuje vlnu inovativních řešení, která zlepšují výsledky v mnoha oblastech medicíny. Vyšetřovatelé se snaží využít tyto techniky k vytvoření nových 3D tištěných vložek specifických pro pacienta s personalizovanými metamateriály, o kterých se vědci domnívají, že prokážou vynikající výkon při vykládání.

Personalizované metamateriály jsou 3D tištěné materiály vytvořené z mřížkových vzorů odvozených ze specifických charakteristik pacienta, což vede ke stélkám, které jsou jedinečně přizpůsobeny potřebám pacienta. Cílem této studie je zjistit, zda 3D tištěné vložky s personalizovanými metamateriály snižují plantární tlaky v rizikových oblastech chodidla lépe než standardní vložky do bot. Vyšetřovatelé vyrobí tři různé vložky, jmenovitě standardní vložky (SC), 3D tištěné tlakové vložky (3DP-PB) a vložky optimalizované konečnými prvky (3DP-FE). Vložky 3DP-PB budou navrženy z tvaru chodidla a dynamického plantárního tlaku, zatímco vložky 3DP-FE budou navrženy ze simulací chodidel účastníků interagujících s různými konstrukcemi vložek, aby se optimalizoval tvar stélky a vlastnosti metamateriálu. Ve studii s opakovanými měřeními vědci změří vrcholový plantární tlak a tlakový čas integrální pro každý typ stélky se skupinou 25 účastníků, kteří mají cukrovku a zvýšený tlak v přední části chodidla. Vyšetřovatelé předpokládají, že 3D tištěné vložky složené z personalizovaných metamateriálů odvozených z plantárních měření (3DP-PB) budou mít větší snížení vrcholového plantárního tlaku a integrálního času tlaku než SC vložky (H1).

Kromě toho vědci předpokládají, že ve srovnání s dalšími dvěma vložkami budou mít vložky optimalizované pomocí simulací konečných prvků specifických pro pacienta (3DP-FE) největší snížení špičkového plantárního tlaku a integrálu tlaku v čase (H2). Aby se usnadnil klinický překlad nových 3D tištěných vložek do bot, provedou výzkumníci skupinové cíle s pacienty a lékaři, aby získali jejich včasnou zpětnou vazbu a postřehy. Výsledky z těchto cílových skupin budou kvalitativně syntetizovány do proveditelných vylepšení vložek. Nové vložky, které využívají výrobu 3D tisku, mohou poskytnout zvýšenou ochranu před vředy na nohou, které často vedou k amputaci. Navíc digitální výrobní technologie a 3D výrobní metody mají relativně nízké překážky pro masovou výrobu, což může výrazně urychlit převod na kliniky. VA je široce uznávána jako lídr v inovacích zdravotní péče. Vývoj vlastních 3D tištěných vložek, které mohou snížit riziko amputace, je dobře v souladu s duchem inovací VA a je podporován posláním VA „Postarat se o toho, kdo měl nést bitvu“. Snížení míry ulcerace v populaci veteránů má potenciál výrazně snížit výskyt amputací dolních končetin a zlepšit kvalitu života veteránů.