基于3D打印扁平足个性化矫正鞋垫的设计及其对平衡能力的影响

摘要

研究目的：
　　本研究通过对扁平足患者进行三维激光扫描得到数据，计算机建模，建立特异性足部的模型，并在此基础上完成一系列的参数设计修改，包括分析鞋垫外侧足弓和内侧足弓的高度设定，材料的选择，以及细节处理等通过3D打印公司进行定制矫正鞋垫的打印，并进行对扁平足穿3D打印矫正鞋垫和不穿3D打印矫正鞋垫在平衡测试参数上的差异，分析穿矫正鞋垫对扁平足患者平衡能力的影响。探讨扁平足患者的平衡能力结果，为扁平足患者的临床评估诊断提供数据，为扁平足矫正鞋垫的设计和矫正效果提供基础理论和实验依据。
　　研究结果：
　　①利用医院O&P三维激光扫描仪扫描扁平足患者的足部，得到患者足部三维激光扫描数据，并在此基础上进行一系列的设计修改操作包括对设计各个角度和厚度，最终得到扁平足患者特异性鞋垫的3D模型。并交给3D打印公司打印出矫正鞋垫。
　　②动态睁眼状态下在向前方向（ANT）方向上受试者1穿橡胶材质矫正鞋垫比裸足左腿远伸距离要远。而在外后方向（PLAT）和内后方向(PMED)测试数值基本无变化。
　　③动态睁眼状态下在ANT方向上受试者2穿尼龙材质矫正鞋垫比裸足左腿远伸距离要近。而在外后方向（PLAT）和内后方向(PMED)测试数值基本无变化。
　　④静态穿橡胶矫正鞋垫闭眼单脚条件下与裸足闭眼单脚条件下重心动摇轨迹长（Length）无明显变化；；但对应外周面积（Area）减小；重心平均动摇速度（Avg.v）无明显变化；X轴动摇速度（X speed）和X轴平均摆幅(X dev)无变化；Y轴动摇速度(Y speed)和Y轴平均摆幅（Y dev）无变化。
　　⑤静态穿橡胶矫正鞋垫睁眼单脚条件下与穿橡胶矫正鞋垫闭眼单脚条件下受试者2重心动摇轨迹长（Length）无差异；对应外周面积（Area）也有增大；重心平均动摇速度（Avg.v）增大；X轴动摇速度（X speed）和X轴平均摆幅(X dev)增大；Y轴动摇速度(Y speed)和Y轴平均摆幅（Y dev）增大。
　　⑥在裸足睁眼单脚条件下与穿尼龙材质矫正鞋垫睁眼单足条件下受试者1重心动摇轨迹长（Length）减小；对应外周面积（Area）也有所减小；重心平均动摇速度（Avg.v）减小；X轴动摇速度（X speed）和Y轴动摇速度(Y speed)减小；X轴平均摆幅(X dev)减小；Y轴平均摆幅（Y dev）减小。
　　⑦在穿尼龙材质矫正鞋垫睁眼单足与穿尼龙材质矫正鞋垫闭眼单足条件下重心动摇轨迹长（Length）减小；对应外周面积（Area）有所增大；重心平均动摇速度（Avg.v）增大；X轴动摇速度（X speed）和Y轴动摇速度(Y speed)增大；X轴平均摆幅(X dev)增大；Y轴平均摆幅（Y dev）增大。
　　研究结论：
　　①所设计的3D打印矫正鞋垫符合受试者足底模型，并在此基础上完成一系列的修改，并制作出橡胶材质和尼龙材质矫正鞋垫，实验表明所设计的矫正鞋垫可以完成受试者的动静态平衡能力测试;
　　②本实验中扁平足受试者1穿定制橡胶材质矫正鞋垫其动态平衡能力得到加强，尤其在矢状轴方向。其静态平衡能力也得到加强，重心动摇轨迹长（Length）、外周面积（Area）减小，其在Y轴(矢状轴)的摇摆速度也显著减小。
　　③扁平足受试者2穿定制尼龙材质矫正鞋垫测试发现其动态平衡能力没有得到加强，在外后方向和内后方向测试结果无变化。进行静态平衡能力测试发现其重心动摇轨迹长（Length）减小；对应外周面积（Area）也有所减小；重心平均动摇速度（Avg.v）减小；X轴动摇速度（X speed）和Y轴动摇速度(Y speed)减小；X轴平均摆幅(X dev)减小；Y轴平均摆幅（Y dev）减小。表明其静态平衡能力得到加强。

目录

声明

1序 言

1.1选题依据

1.2研究目的和意义

1.3研究内容

1.4主要创新点

2文献综述

2.1扁平足的成因及危害

2.2扁平足的检测方法

2.3关于扁平足矫正鞋垫的研究进展

2.4扁平足的步态分析与足底压力的相关研究

2.5人体平衡能力的检测方法

2.6平衡能力相关研究的机理

3实验对象与实验方法

3.1实验对象

3.2实验器材

3.3实验方法与步骤

4研究结果

5分析与讨论

5.1 3D打印扁平足矫正鞋垫的设计

5.2扁平足受试者的动态平衡能力特征分析

5.3扁平足受试者的静态平衡能力特征分析

6结 论

参考文献

8攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢