Индивидуальные 3D-печатные стельки для пациентов с диабетом для снижения подошвенного давления (3D Insole)

Подсчитано, что во всем мире каждые 30 секунд происходит ампутация нижних конечностей, и что 85% этих ампутаций являются результатом диабетических язв стопы. Подошвенные язвы стопы развиваются, в частности, из-за высокой нагрузки и механического воздействия на мягкие ткани стопы. Индивидуальные стандартные стельки направлены на уменьшение областей стопы, которые испытывают чрезмерное подошвенное давление, путем перераспределения давления на другие области.

Однако ограничения эффективности стандартных стелек по уходу приводят к тому, что частота изъязвлений остается неприемлемо высокой. В то же время революция в технологиях 3D-печати, свойствах материалов и цифровых производственных конвейерах открывает волну инновационных решений, которые улучшают результаты во многих областях медицины. Исследователи стремятся использовать эти методы для создания новых 3D-печатных стелек для конкретных пациентов с персонализированными метаматериалами, которые, по мнению исследователей, продемонстрируют превосходные характеристики разгрузки.

Персонализированные метаматериалы — это 3D-печатные материалы, сформированные из решетчатых структур, полученных с учетом конкретных характеристик пациента, в результате чего создаются стельки, которые однозначно соответствуют потребностям пациента. Цель этого исследования — определить, снижают ли 3D-печатные стельки с персонализированными метаматериалами подошвенное давление в зонах риска стопы лучше, чем стандартные стельки. Исследователи будут производить три различных стельки, а именно стандартные стельки (SC), 3D-печатные стельки на основе давления (3DP-PB) и стельки, оптимизированные по методу конечных элементов (3DP-FE). Стельки 3DP-PB будут разработаны на основе подошвенной формы стопы и динамического подошвенного давления, а стельки 3DP-FE будут разработаны на основе моделирования стоп участников, взаимодействующих с различными конструкциями стелек, для оптимизации формы стельки и свойств метаматериала. В исследовании с повторными измерениями исследователи измерят пиковое подошвенное давление и интеграл времени давления для каждого типа стелек в группе из 25 участников, страдающих диабетом и повышенным давлением в передней части стопы. Исследователи предполагают, что 3D-печатные стельки, состоящие из персонализированных метаматериалов, полученных из подошвенных измерений (3DP-PB), будут иметь большее снижение пикового подошвенного давления и интеграла времени давления, чем стельки SC (H1).

Кроме того, исследователи предполагают, что по сравнению с двумя другими стельками стельки, оптимизированные с помощью моделирования конечных элементов для конкретного пациента (3DP-FE), будут иметь наибольшее снижение пикового подошвенного давления и интеграла времени давления (H2). Чтобы облегчить клиническое воплощение новых 3D-печатных стелек, исследователи проведут фокус-группы с пациентами и клиницистами, чтобы получить их ранние отзывы и идеи. Результаты этих фокус-групп будут качественно синтезированы в действенные усовершенствования стелек. Новые стельки, изготовленные с помощью 3D-печати, могут обеспечить повышенную защиту от язв стопы, которые часто приводят к ампутации. Кроме того, цифровые технологии производства и методы трехмерного производства имеют относительно низкие барьеры для массового производства, что может значительно ускорить внедрение в клиниках. VA широко признан лидером в области инноваций в области здравоохранения. Разработка индивидуальных 3D-печатных стелек, которые могут снизить риск ампутации, хорошо согласуется с духом инноваций VA и поддерживается миссией VA «Заботиться о том, кто вынесет битву». Снижение частоты изъязвлений среди ветеранов может значительно снизить частоту ампутаций нижних конечностей и улучшить качество жизни ветеранов.