足底圧を軽減する患者固有の 3D プリント糖尿病用インソール (3D Insole)

世界中で 30 秒ごとに下肢切断が行われており、これらの切断の 85% は糖尿病性足潰瘍が原因であると推定されています。 足底潰瘍は、一部には、足の軟部組織への高い負荷と機械的ストレスが原因で発生します。 オーダーメイドのスタンダード オブ ケア インソールは、圧力を他の領域に再分配することにより、過度の足底圧を受ける足の領域を減らすことを目的としています。

しかし、標準治療用インソールの有効性には限界があるため、潰瘍の発生率は許容できないほど高いままです。 一方、3D プリンティング技術、材料特性、およびデジタル製造パイプラインの革命により、医療の多くの分野で結果を改善する革新的なソリューションの波が実現しています。 研究者は、これらの技術を活用して、研究者が優れたオフロード性能を実証すると信じているパーソナライズされたメタマテリアルを使用して、患者固有の新しい 3D プリント インソールを作成することを目指しています。

パーソナライズされたメタマテリアルは、患者固有の特性に由来する格子パターンから形成された 3D プリント材料であり、患者のニーズに独自に適合するインソールをもたらします。 この研究の目的は、パーソナライズされたメタマテリアルを使用した 3D プリント インソールが、標準的なケア インソールよりも足のリスクのある領域の足底圧を軽減するかどうかを判断することです。 調査官は、標準治療 (SC)、3D プリント圧力ベース (3DP-PB)、および有限要素最適化 (3DP-FE) インソールの 3 つの異なるインソールを製造します。 3DP-PB インソールは、足底の形状と動的足底圧力から設計され、3DP-FE インソールは、インソールの形状とメタマテリアル特性を最適化するために、さまざまなインソール設計と相互作用する参加者の足のシミュレーションから設計されます。 反復測定研究では、研究者は、糖尿病と前足圧の上昇を伴う25人の参加者のグループを対象に、インソールのタイプごとに最大足底圧と圧力時間積分を測定します. 研究者らは、足底測定から得られたパーソナライズされたメタマテリアルで構成される 3D プリント インソール (3DP-PB) は、SC インソール (H1) よりも最大足底圧と圧力時間積分を大幅に削減すると仮定しています。

さらに、研究者らは、他の 2 つのインソールと比較して、患者固有の有限要素シミュレーション (3DP-FE) によって最適化されたインソールが、足底圧の最大値と圧力時間積分 (H2) の最大の低下をもたらすという仮説を立てています。 新しい 3D プリント インソールの臨床翻訳を促進するために、研究者は患者や臨床医とのフォーカス グループを実施し、早期のフィードバックと洞察を得ます。 これらのフォーカス グループの結果は、インソールの実用的な改善に定性的に統合されます。 3D プリント加工を利用した新しいインソールは、切断に至ることが多い足の潰瘍からの保護を強化する可能性があります。 さらに、デジタル製造技術と 3D 製造方法は、大量生産に対する障壁が比較的低いため、臨床への移行を大幅に促進できます。 VA は、ヘルスケア イノベーションのリーダーとして広く認められています。 切断のリスクを軽減する可能性のあるカスタム 3D プリント インソールの開発は、VA のイノベーションの精神とよく一致しており、VA の使命である「戦いを耐え抜いた者をケアする」というミッションによってサポートされています。 退役軍人の人口における潰瘍の発生率を減らすことは、下肢切断の発生率を大幅に減らし、退役軍人の生活の質を改善する可能性があります。