3D打印技术在踝足矫形器制作中的应用

在假肢矫形器领域中，常见的踝足矫形器的制作方法是使用石膏制作一个踝足的阳模，然后再使用高温热塑板材或者具有热固性的玻璃纤维与树脂覆盖在石膏阳模上，随后通过真空成型法形成一个踝足矫形器的雏形。在热固性材料降温固化以后，去除多余的部分并且进行抛光和去毛刺，在关键位置加上垫片以及相关固定装置(例如尼龙搭扣)，完成整个踝足矫形器的制作。然而这样还并不是一个成熟的矫形器，还需要花费更长的时间，在患者身上进行适配并再做修改，这一过程需要花费1—2周的时间。而3D打印技术的应用可以简化制作过程中繁琐的步骤，并减少制作矫形器的时间成本。

Faustini等481通过粉床融合在制作一个静态AFO的过程中比较了三种3D打印材料的生物力学特性。作者指出静态的踝足矫形器的设计依赖于所使用材料的材料特性、组件的厚薄程度、AFO的形状、并以此形AFO的弯曲与转动的刚度特性来调节机械能的储存与释放，通过在步行的支撑相阶段对于踝关节的不同程度的支撑，实现流畅高效的步行。Mavroidis等在制作AFO的过程中使用了两种不同的3D打印材料，并且在一个正常被试者身上进行了步态分析的比较。结果显示通过3D打印技术所制作的AFO与市面上同类产品在性能上相类似。Schrank等开发了一个全新的架构来制作静态AFO，并且验证了这个架构所获得的尺寸精度是在可以接受的误差范围内。尽管上述研究都是在现有的矫形器设计基础上研究3D打印材料与制作过程，但是还有一些研究在探究使用3D打印技术进行新型康复支具矫形器的开发。

Teller等研发了一款可调刚度的AFO，这种AFO可以根据不同活动需求进行相应的调整。例如将AFO的刚度增加来适应平地上的行走，或者是减少刚度以方便上下楼梯。Harper等应用3D打印技术来发现AFO的刚度与步态参数之间的相关性。通过使用3D打印技术对13例被试者提供两种不同刚度的AFO，一种有80％的常规刚度、一种有120％的常规刚度、然后通过步态分析做对比，发现刚度并没有对步态产生明显的影响。刘震等通过临床研究来探索3D打印技术制作AFO在临床上应用的可行性，通过一个真实病例说明了使用3D打印制作一个静态AFO在临床上是可行的，并且相比较传统制作流程，成本要更加低廉。在三星医学中心，Cha等为AFO的3D打印制作流程提出了新的可能，他们开发了一款针对AFO的自动设计软件，只需要将扫描过后的文件加载到这一款软件中便可以导出成熟的可以直接用于打印的“STL”文件，并且进行了初步的临床验证，患者均表示满意。上述研究都表明了3D打印技术在踝足矫形器的制作中无论是在减少成本、缩短制作时间、简化适配过程、提升用户体验上都具有积极的一面。然而Roberts等所开展的一项随机对照试验中，对比了使用激光扫描进行3D打印和传统工艺制作AFO的差异，发现两种方法所制作的AFO在疗效上和时间成本上没有显著性差异。并且在2018年Desery等在对比手动测量以及使用高成本3D扫描仪和使用低成本3D扫描仪来进行AFO的制作时，发现3D扫描仪确实是可以提供更多的信息，但是可靠性取决于3D扫描仪的本身，也就是它扫描的精度。这也就说明3D打印出来的产品会受到外在因素的干扰和限制，使用不好的扫描仪可能会增加制作过程中的时间成本，也可能因为扫描的不精确使得打印出来的康复矫形器疗效下降。