Specyficzne dla pacjenta wkładki dla diabetyków z nadrukiem 3D w celu zmniejszenia nacisku na podeszwę (3D Insole)

Szacuje się, że na całym świecie co 30 sekund dochodzi do amputacji kończyn dolnych, a 85% tych amputacji jest wynikiem owrzodzeń stopy cukrzycowej. Owrzodzenia podeszwowe stopy rozwijają się częściowo z powodu dużego obciążenia i mechanicznego obciążenia tkanek miękkich stopy. Niestandardowe standardowe wkładki pielęgnacyjne mają na celu zmniejszenie obszarów stopy, które doświadczają nadmiernego nacisku na podeszwę, poprzez redystrybucję nacisku na inne obszary.

Ograniczenia w skuteczności standardowych wkładek pielęgnacyjnych powodują jednak, że odsetek owrzodzeń pozostaje niedopuszczalnie wysoki. Tymczasem rewolucja w technologiach druku 3D, właściwościach materiałów i cyfrowych rurociągach produkcyjnych umożliwia falę innowacyjnych rozwiązań, które poprawiają wyniki w wielu dziedzinach medycyny. Badacze zamierzają wykorzystać te techniki do stworzenia nowatorskich, drukowanych w 3D, dostosowanych do pacjenta wkładek do butów ze spersonalizowanymi metamateriałami, które według badaczy wykażą doskonałą wydajność odciążania.

Spersonalizowane metamateriały to materiały drukowane w 3D, utworzone z wzorów kratowych pochodzących z charakterystycznych cech pacjenta, w wyniku czego powstają wkładki, które są wyjątkowo dopasowane do potrzeb pacjenta. Celem tego badania jest ustalenie, czy wkładki drukowane w 3D ze spersonalizowanymi metamateriałami zmniejszają nacisk na podeszwę w obszarach stopy ryzyka lepiej niż wkładki standardowe. Badacze wyprodukują trzy różne wkładki, a mianowicie standardowe wkładki (SC), wkładki oparte na ciśnieniu wydrukowanym w 3D (3DP-PB) i wkładki zoptymalizowane pod kątem elementów skończonych (3DP-FE). Wkładki 3DP-PB zostaną zaprojektowane na podstawie kształtu stopy podeszwowej i dynamicznego nacisku podeszwowego, podczas gdy wkładki 3DP-FE zostaną zaprojektowane na podstawie symulacji interakcji stóp uczestnika z różnymi konstrukcjami wkładek w celu zoptymalizowania kształtu wkładki i właściwości metamateriału. W badaniu z powtarzanymi pomiarami badacze zmierzą szczytowe ciśnienie podeszwowe i całkę czasową nacisku dla każdego typu wkładki z grupą 25 uczestników, którzy mają cukrzycę i podwyższone ciśnienie w przedniej części stopy. Badacze postawili hipotezę, że wkładki drukowane w 3D, składające się ze spersonalizowanych metamateriałów pochodzących z pomiarów podeszwowych (3DP-PB), będą miały większą redukcję szczytowego nacisku podeszwowego i całki czasowej nacisku niż wkładki SC (H1).

Ponadto badacze stawiają hipotezę, że w porównaniu z pozostałymi dwiema wkładkami, wkładki zoptymalizowane za pomocą symulacji elementów skończonych (3DP-FE) dla danego pacjenta będą miały największą redukcję szczytowego nacisku podeszwowego i całki czasu nacisku (H2). Aby ułatwić kliniczne tłumaczenie nowatorskich wkładek drukowanych w 3D, badacze przeprowadzą grupy fokusowe z pacjentami i klinicystami, aby uzyskać ich wczesne informacje zwrotne i spostrzeżenia. Wyniki z tych grup fokusowych zostaną jakościowo zsyntetyzowane w praktyczne ulepszenia wkładek. Nowatorskie wkładki, które wykorzystują druk 3D, mogą zapewnić lepszą ochronę przed owrzodzeniami stóp, które często prowadzą do amputacji. Co więcej, cyfrowe technologie produkcyjne i metody wytwarzania 3D mają stosunkowo niskie bariery dla masowej produkcji, co może znacznie przyspieszyć wdrożenie ich do klinik. VA jest powszechnie uznawana za lidera innowacji w opiece zdrowotnej. Rozwój niestandardowych wkładek drukowanych w 3D, które mogą zmniejszyć ryzyko amputacji, jest dobrze zgodny z duchem innowacji VA i jest wspierany przez misję VA „Opieka nad tym, który poniesie bitwę”. Zmniejszenie częstości występowania owrzodzeń w populacji weteranów może znacznie zmniejszyć częstość amputacji kończyn dolnych i poprawić jakość życia weteranów.