最適化された患者固有の下腿義足ソケットの計算設計、製作、および評価

タイトル: 最適化された患者固有の下腿義足ソケットの計算設計、製造、および評価

主任調査官: ヒュー・ハー博士

背景: このアプリケーションの全体的な目標は、従来のプロセスよりも迅速かつ費用対効果の高い方法で下腿義足ソケットを定量的に生成する機械的インターフェースの計算およびデータ駆動型設計および製造フレームワークをさらに開発し、臨床的に評価することです。 伝統的に、義足ソケットの製造は、主に義肢装具士の経験に基づく工芸活動でした。 コンピュータ支援設計とコンピュータ支援製造 (CAD/CAM) が進歩しても、設計プロセスは手作業のままです。 プロセスの手作業の性質は、プロセスが反復不可能であり、現在は大部分がデータ駆動型ではないことを意味し、定量的なデータが取得されていないか、十分に採用されていません。 さらに、不快感、皮膚の問題、褥瘡の形成が依然として蔓延しています。 提案された計算モデル化フレームワークを通じて、科学的根拠に基づいた再現可能なデータ駆動型の患者固有の設計プロセスが利用可能になります。

目的/仮説: この提案の主な仮説は、新しい計算設計フレームワークを使用して設計されたソケットは、次の点で従来のソケット (義肢装具士によって設計された) と同等またはそれよりも優れているというものです。1) 歩行の対称性、2 ) 皮膚接触圧、3) 皮膚表面温度、および 4) アンケートから評価された快適さ。 私たちの仮説は、いくつかの重要な解剖学的領域の減少または同等の皮膚接触圧力と被験者が報告した快適さレベルを示す提示されたパイロット データによってサポートされています。

具体的な目的: 1) N=18 被験者の被験者固有の生体力学的モデリング、2) N=18 被験者のソケットの計算設計と製造、および 3) N=18 被験者の新規ソケットの臨床評価。

研究デザイン: 18 被験者のコホートは、この研究のために採用されます。 MRIまたはCTデータは、すべての被験者について記録されます。 画像セグメンテーションにより、幾何学的に正確な 3D 有限要素解析 (FEA) モデルが構築されます。 結果として得られる予測 FEA モデルは、すべての被験者の義足ソケットを設計するために、義足ソケットの新しいデータ駆動型自動計算設計フレームワークで使用されます。 このフレームワークは、仮想テスト ソケットを繰り返し調整することで、皮膚接触圧と内部組織の歪みによって評価されるソケットの設計を最適化します。 最終的なデザインは、その後 3D プリントされます。 各被験者の人工ソケットを評価するために、各被験者は、従来のソケットまたは新規ソケットを使用して、立位および歩行運動を行います。 その間、皮膚接触圧力と温度が記録され、歩行対称データが収集され、アンケートを使用してソケットの快適性が評価されます。 このデータを総合すると、新規および従来のソケットの定量的および定性的な評価と比較が提供されます。