Patientspecifika 3D-tryckta diabetiska innersulor för att minska plantartrycket (3D Insole)

Det uppskattas att globalt sett sker en amputation av nedre extremiteter var 30:e sekund, och att 85 % av dessa amputationer är resultatet av diabetiska fotsår. Plantarfotsår utvecklas delvis på grund av hög belastning och mekanisk stress på fotens mjuka vävnader. Inläggssulor av anpassad standard syftar till att minska områden av foten som utsätts för överdrivet plantartryck genom att omfördela trycket till andra områden.

Begränsningar i effektiviteten av inläggssulor med standardvård leder emellertid till frekvenser av sårbildning som förblir oacceptabelt höga. Samtidigt möjliggör en revolution inom 3D-utskriftsteknik, materialegenskaper och digitala tillverkningspipelines en våg av innovativa lösningar som förbättrar resultaten inom många områden av medicinen. Utredarna strävar efter att utnyttja dessa tekniker för att skapa nya patientspecifika 3D-tryckta innersulor med personligt anpassade metamaterial som utredarna tror kommer att visa överlägsen avlastningsprestanda.

Personliga metamaterial är 3D-utskrivna material som bildas av gittermönster som härrör från patientspecifika egenskaper, vilket resulterar i inläggssulor som är unikt anpassade till patientens behov. Syftet med den här studien är att avgöra om 3D-printade innersulor med personligt anpassade metamaterial minskar plantartrycket för riskområden på foten bättre än standardvårdssulor. Utredarna kommer att tillverka tre olika innersulor, nämligen standardsulorna (SC), 3D-tryckt tryckbaserade (3DP-PB) och finita element optimerade (3DP-FE) sulor. 3DP-PB-inläggssulor kommer att designas utifrån plantarfotsform och dynamiskt plantartryck medan 3DP-FE-insulorna kommer att designas från simuleringar av deltagarens fötter som interagerar med olika innersuldesigner för att optimera innersulans form och metamaterialegenskaper. I en studie med upprepade mätningar kommer utredarna att mäta topp plantartryck och trycktidsintegral för varje typ av innersula med en grupp på 25 deltagare som har diabetes och förhöjt framfotstryck. Utredarna antar att de 3D-tryckta innersulorna som består av personligt anpassade metamaterial härrörande från plantarmätningar (3DP-PB) kommer att ha större minskningar av det maximala plantartrycket och trycktidsintegralen än SC-insulorna (H1).

Dessutom antar utredarna att, i förhållande till de andra två innersulorna, inläggssulor optimerade genom patientspecifika finita element-simuleringar (3DP-FE) kommer att ha den största minskningen av det högsta plantartrycket och trycktidsintegralen (H2). För att underlätta den kliniska översättningen av de nya 3D-tryckta innersulorna kommer utredarna att genomföra fokusgrupper med patienter och läkare för att få deras tidiga feedback och insikter. Resultat från dessa fokusgrupper kommer att syntetiseras kvalitativt till genomförbara förbättringar av innersulorna. Nya innersulor som använder 3D-utskrift kan ge förbättrat skydd mot fotsår som ofta utvecklas till amputation. Dessutom har digital tillverkningsteknik och 3D-tillverkningsmetoder relativt låga barriärer för massproduktion, vilket avsevärt kan påskynda översättningen till kliniker. VA är allmänt erkänt som ledande inom hälsovårdsinnovation. Utvecklingen av anpassade 3D-tryckta innersulor som kan minska risken för amputation är väl i linje med VA:s innovationsanda och stöds av VA-uppdraget "Att ta hand om honom som ska ha burit striden." Att minska frekvensen av sårbildning i veteranbefolkningen har potential att avsevärt minska förekomsten av amputationer i underbenen och förbättra livskvaliteten för veteraner.