Semelles diabétiques imprimées en 3D spécifiques au patient pour réduire la pression plantaire (3D Insole)

On estime que, globalement, une amputation d'un membre inférieur a lieu toutes les 30 secondes, et que 85 % de ces amputations sont le résultat d'ulcères du pied diabétique. Les ulcères plantaires du pied se développent, en partie, en raison d'une charge élevée et d'un stress mécanique sur les tissus mous du pied. Les semelles standard de soins personnalisées visent à réduire les régions du pied qui subissent des pressions plantaires excessives en redistribuant la pression à d'autres zones.

Cependant, les limites de l'efficacité des semelles standard de soins se traduisent par des taux d'ulcération qui restent inacceptablement élevés. Pendant ce temps, une révolution dans les technologies d'impression 3D, les propriétés des matériaux et les pipelines de fabrication numérique permettent une vague de solutions innovantes qui améliorent les résultats dans de nombreux domaines de la médecine. Les chercheurs visent à tirer parti de ces techniques pour créer de nouvelles semelles intérieures imprimées en 3D spécifiques au patient avec des métamatériaux personnalisés qui, selon les chercheurs, démontreront des performances de déchargement supérieures.

Les métamatériaux personnalisés sont des matériaux imprimés en 3D formés à partir de motifs en treillis dérivés des caractéristiques spécifiques du patient, résultant en des semelles qui sont adaptées de manière unique aux besoins du patient. Le but de cette étude est de déterminer si les semelles imprimées en 3D avec des métamatériaux personnalisés réduisent mieux les pressions plantaires pour les zones à risque du pied que les semelles standard de soins. Les enquêteurs fabriqueront trois semelles différentes, à savoir la norme de soins (SC), les semelles imprimées en 3D basées sur la pression (3DP-PB) et les semelles optimisées par éléments finis (3DP-FE). Les semelles intérieures 3DP-PB seront conçues à partir de la forme du pied plantaire et de la pression plantaire dynamique, tandis que les semelles intérieures 3DP-FE seront conçues à partir de simulations des pieds des participants interagissant avec différentes conceptions de semelles intérieures pour optimiser la forme de la semelle intérieure et les propriétés du métamatériau. Dans une étude à mesures répétées, les chercheurs mesureront la pression plantaire maximale et l'intégrale du temps de pression pour chaque type de semelle intérieure avec un groupe de 25 participants atteints de diabète et d'une pression élevée à l'avant-pied. Les enquêteurs émettent l'hypothèse que les semelles imprimées en 3D composées de métamatériaux personnalisés dérivés de mesures plantaires (3DP-PB) auront des réductions plus importantes de la pression plantaire maximale et de l'intégrale du temps de pression que les semelles SC (H1).

De plus, les enquêteurs émettent l'hypothèse que, par rapport aux deux autres semelles, les semelles optimisées par des simulations d'éléments finis spécifiques au patient (3DP-FE) auront la plus grande réduction de la pression plantaire maximale et de l'intégrale de temps de pression (H2). Pour faciliter la traduction clinique des nouvelles semelles imprimées en 3D, les chercheurs organiseront des groupes de discussion avec des patients et des cliniciens afin d'obtenir leurs premiers commentaires et idées. Les résultats de ces groupes de discussion seront synthétisés qualitativement en améliorations concrètes des semelles intérieures. De nouvelles semelles intérieures qui utilisent la fabrication par impression 3D peuvent fournir une meilleure protection contre les ulcères du pied qui évoluent fréquemment vers l'amputation. De plus, les technologies de fabrication numérique et les méthodes de fabrication 3D présentent des obstacles relativement faibles à la production de masse, ce qui peut considérablement accélérer la traduction dans les cliniques. Le VA est largement reconnu comme un chef de file dans l'innovation des soins de santé. Le développement de semelles intérieures personnalisées imprimées en 3D qui peuvent réduire le risque d'amputation est bien aligné avec l'esprit d'innovation de VA et est soutenu par la mission de VA "Prendre soin de celui qui aura porté la bataille". La réduction des taux d'ulcération dans la population des vétérans a le potentiel de réduire considérablement l'incidence des amputations des membres inférieurs et d'améliorer la qualité de vie des vétérans.