Способ изготовления индивидуальной ортопедической стельки
Владельцы патента RU 2675137:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО "ПИМУ" Минздрава России) (RU)
Изобретение относится к способу изготовления индивидуальной ортопедической стельки, который включает измерение биометрических параметров стопы пациента, создание компьютерной модели стельки и печать компьютерной модели изделия на 3D принтере, причем формируют компьютерную триангулярную модель стельки, в которой образующие слои стельки линии толщиной 100-300 микрон располагают под углом 30-50 градусов друг к другу на расстоянии 0,5-2,5 мм, внутри стельки моделируют систему вентиляционных эластичных канальцев диаметром от 1 до 5 мм, соединенных друг с другом под углом от 30 до 70 градусов и имеющих выходные отверстия на поверхности стельки, структуры стельки, поддерживающие продольный и поперечный своды стопы, создают с плотностью заполнения от 80 до 100%, остальные ее части формируют с плотностью заполнения от 30 до 70%. Технический результат заключается в обеспечении возможности создавать индивидуальные объекты, максимально точно нормализующие распределение нагрузки на различные отделы стопы при стоянии и ходьбе, а также имеющие моделируемую внутреннюю и внешнюю структуру, прочностные свойства и наличие в стельках системы вентиляции стопы. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии и может быть использовано для изготовления индивидуальных ортопедических стелек, применяемых при лечении различных заболеваний опорно-двигательного аппарата.
В настоящее время персонализация ортопедических стелек необходима не только для занятий спортом и более комфортного их ношения, но и для профилактики и лечения различных заболеваний стопы и голеностопного сустава.
Известен способ изготовления индивидуальной ортопедической стельки, предназначенной для поддержки продольного свода и коррекции поперечного плоскостопия. В способе измеряют биометрические параметры стопы пациента, по форме стопы вырезают заготовку из плоского материала, разогревают заготовку до пластического состояния, моделируют по размещенной на ней стопе пациента, и выдерживают до полного застывания (патент РФ 2531452 от 2013 г).
Однако изготовленные по этому способу стельки имеют следующие недостатки: 1) отсутствие прецизионной нормализации распределения нагрузки на различные отделы стопы; 2) отсутствие в стельке системы вентиляции стопы; 3) жесткость материала; 4) снижение качества жизни пациентов при ходьбе в стельках.
На сегодняшний день существуют несколько способов изготовления индивидуальных стелек из различных материалов (микропористого полиуретана, полиамида, твердого нейлона) с применением аддитивных технологий производства, заключающихся в трехмерном сканировании и антропометрическом измерении стопы, компьютерном моделировании дизайна стельки, используя программное обеспечение CAD, изготовлении стельки при помощи 3D печати (Andre S. Salles & Diane E. Gyi, 2012, 2013).
Однако известные способы не позволяют в триангулярном пространстве изменять направления слоев, создавать объекты с моделируемой внутренней структурой, высокими прочностными свойствами и наличием вентиляции, также невозможна автокорректировка формы самим изделием на этапе лечения.
Задача предполагаемого изобретения - разработать способ изготовления индивидуальной ортопедической стельки.
Технический результат - создание способа, позволяющего изготовление стелек, нормализующих распределение нагрузки на различные отделы стопы при стоянии и ходьбе, снабженных вентиляционными канальцами, а также имеющих высокие прочностные свойства.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в способе, включающем измерение биометрических параметров стопы пациента, создание компьютерной модели стельки и печать компьютерной модели изделия на 3D принтере, формируют компьютерную триангулярную модель стельки, в которой образующие слои стельки линии, толщиной 100-300 микрон располагают под углом 30-50 градусов друг к другу на расстоянии 0,5-2,5 мм., внутри стельки моделируют систему вентиляционных эластичных канальцев, диаметром от 1 до 5 мм, соединенных друг с другом под углом от 30 до 70 градусов и имеющих выходные отверстия на поверхности стельки, структуры стельки, поддерживающие продольный и поперечный своды стопы, создают с плотностью заполнения от 80% до 100%, остальные ее части формируют с плотностью заполнения от 30% до 70%.
Способ изготовления индивидуальной ортопедической стельки поясняется рисунками, где на Фиг. 1 - фотография компьютерной модели индивидуальной ортопедической стельки (продольный разрез); на Фиг.2. - фотография внешнего вида индивидуальных ортопедических стелек.
Предполагаемый способ осуществляют следующим образом. После установки клинико-рентгенологического диагноза измеряют размеры стопы в 3-х плоскостях (длина, ширина, высота). Также возможно использование для этих целей 3D сканера. При необходимости производят подографию и рентгенографию стопы в 2-х проекциях под нагрузкой. На основе полученных параметров формируют компьютерную триангулярную модель стельки, в которой линии толщиной 100-300 микрон располагают под углом 30-50 градусов друг к другу на расстоянии 0,5-2,5 мм. Поверхностные слои стельки, располагающиеся ближе к подошве стопы, формируют в соответствии с анатомическими особенностями строения стопы. Внутри стельки создают систему вентиляционных эластичных канальцев, диаметром от 1 до 5 мм, соединенных друг с другом под углом от 30 до 70 градусов и имеющих выходные отверстия на поверхности стельки (Фиг.1). Структуры стельки, поддерживающие продольный и поперечный своды стопы, создают с плотностью заполнения от 80% до 100%. Остальные части стельки формируют с плотностью заполнения от 30% до 70%. Созданную компьютерную модель изделия печатают на 3D принтере из термоформуемого материала (Фиг.2).
Клинический пример
Больная В., 33 года. Д-з: Костный анкилоз правого голеностопного сустава после артродеза винтами. Двустороннее комбинированное плоскостопие: продольное - 2 степени, поперечное - 1 степени.
Пациентка в течение 1 года ходит в универсальных ортопедических стельках. Несмотря на это у нее имеются жалобы на боли в области обеих стоп, усиливающиеся при длительной ходьбе.
При поступлении выполнена рентгенография, установлен диагноз, измерены размеры стоп (длина, ширина, высота), выполнено их 3D сканирование. По предполагаемому способу создана компьютерная модель индивидуальных ортопедических стелек, которая была напечатана на FDM 3D принтере. При обследовании пациентки с использованием программно-аппаратного комплекса «F-scan» (Tekskan Inc., США), «Walkway» (Tekskan Inc., США) выявлено равномерное распределение нагрузки на различные отделы стопы при стоянии и ходьбе в индивидуальных ортопедических стельках. Через 1 год статико-динамические показатели биомеханического исследования пациентки при стоянии и ходьбе в индивидуальных ортопедических стельках были также в пределах нормы. Опорность при двуопорном стоянии- 0,95, максимальная сила толчка - 0,96, коэффициент ритмичности - 0,95. Жалоб на боли в области стоп, дискомфорт при ношении стелек пациентка не предъявляет.
Способ дает возможность создавать индивидуальные объекты, максимально точно нормализующие распределение нагрузки на различные отделы стопы при стоянии и ходьбе, а также имеющие моделируемую внутреннюю и внешнюю структуру, прочностные свойства. Благодаря предлагаемой системе эластичных канальцев, обеспечивающую при ходьбе вентиляцию стелек и стопы, поддерживается нормальный температурный режим в обуви, что приводит к повышению комфорта при ношении стелек, снижению потоотделения и риска развития микоза стопы. Неравномерное распределение плотности внутренней структуры стелек за счет элементов поддерживающих продольный и поперечный своды стопы с заполнением от 80 % до 100%, обеспечивает сохранение смоделированного распределения нагрузки на различные отделы стопы даже через 1 год после использования ортопедического изделия. Благодаря наличию элементов стелек из термоформуемого материала с плотностью заполнения от 30% до 70% происходит автокорректировка формы ортопедического изделия, когда под действием температуры тела человека, его веса происходит формирование микроизгибов и углублений под различные анатомические выступы стопы. Данная особенность обеспечивает максимальный комфорт ношения ортопедического изделия, снижает риск развития мозолей, натоптышей и др.
Способ изготовления индивидуальной ортопедической стельки, включающий измерение биометрических параметров стопы пациента, создание компьютерной модели стельки и печать компьютерной модели изделия на 3D принтере, отличающийся тем, что формируют компьютерную триангулярную модель стельки, в которой образующие слои стельки линии толщиной 100-300 микрон располагают под углом 30-50 градусов друг к другу на расстоянии 0,5-2,5 мм, внутри стельки моделируют систему вентиляционных эластичных канальцев диаметром от 1 до 5 мм, соединенных друг с другом под углом от 30 до 70 градусов и имеющих выходные отверстия на поверхности стельки, структуры стельки, поддерживающие продольный и поперечный своды стопы, создают с плотностью заполнения от 80 до 100%, остальные ее части формируют с плотностью заполнения от 30 до 70%.
