一种矫正步态的3D打印鞋垫的制作方法

一种矫正步态的3d打印鞋垫
技术领域
1.本实用新型涉及医用3d打印技术领域，尤其涉及一种矫正步态的 3d打印鞋垫。


背景技术：

2.膝关节骨性关节炎(knee osteoarthritis，koa)是导致中老年人膝关节疼痛和慢性残疾的最常见的肌肉骨骼疾病之一。根据我国目前流行病学调查显示，我国40岁以上中老年人koa总体患病率为36.4％，男性为27.3％，女性为42.7％。研究报道在正常行走时，膝关节所承受的压力载荷约70％经内侧间室传递，膝关节内侧间室的载荷峰值是体重的157％，外侧间室的载荷峰值是体重的58％。koa患者的膝关节内异常的生物力学分配导致膝关节软骨发生退变和周围继发性骨质增生，导致了患者在行走和上下楼梯等负重活动中膝关节产生的疼痛和功能下降，最终降低生活质量。
3.通常患者在koa达到晚期时才考虑手术治疗，因此，非手术治疗通常对膝骨性关节炎的“早期”(kellgren
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lawrence分级为1
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3级) 的患者有重要意义。非手术治疗包括非甾体类抗炎药、透明质酸钠关节腔注射以及体外冲击波治疗等。近年来矫形鞋垫作为一种非入侵性、经济的辅助治疗方法在临床上取得了良好的效果。内侧间室koa在临床上比较多见，针对内侧间室koa的患者经常使用外侧楔形鞋垫 (lateral wedge insoles，lwi)，lwi的外侧部分比其他区域更厚，向外侧形成一个角度，lwi可以通过改变膝关节内的载荷分配来改善膝关节的疼痛和功能。lwi已成为治疗早中期内侧间室koa的研究热点。
4.而现在对于患有不同程度的膝关节骨性关节炎的患者均需要设计相应的lwi，且鞋垫结构差异大，虽然能起到很好的矫形效果，但是每次单做一种鞋垫，且单次生产的鞋垫数量不多，无论对于厂家还是患者都是较高的成本，即使有厂家愿意高成本生产，但是最终成本会转接到患者身上，导致患者负担不起lwi的费用而放弃这种具有良好矫形效果的非手术治疗方法。
5.因此，针对以上不足，需要提供一种矫正步态的3d打印鞋垫。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本实用新型要解决的技术问题是解决现有的lwi各种结构差异大，导致设计和制造成本高的问题。
8.(二)技术方案
9.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种矫正步态的3d打印鞋垫，包括底层和顶层，顶层覆盖在底层上，底层通过3d打印形成网格状，底层位于脚掌一侧设有若干个环状的刺激区，刺激区中的环形结构相互间隔嵌套；顶层位于脚跟外沿处设有加护区，加护区厚度和顶层厚度不同。
10.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，底层位于刺激区一侧设有若干个分区线，分区线分布位置与患者脚趾缝位置对应。
11.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，底层位于足跟部开设有泄力孔，泄力孔贯穿底层，泄力孔孔径不大于跟骨外径。
12.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，顶层位于泄力孔上方封闭且加护区环绕泄力孔周围。
13.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，顶层位于脚掌中部设有支撑区，支撑区呈三角状且突出顶层外。
14.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，顶层位于足弓部下陷以形成足弓区。
15.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，底层位于足跟处的外沿设有护沿，护沿为薄壁结构且伸出顶层外。
16.作为对本实用新型的进一步说明，优选地，顶层沿其长度方向的各处厚度不同，底层的水平面各处厚度相同。
17.(三)有益效果
18.本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
19.本实用新型针对特定患者为服务对象，以治疗为目的，以开发3d 打印矫形鞋垫设计、制造的新流程，实现个性化设计、快速化制备的目标。鞋垫结构基于人体步态运动学分析和力学测量设计而成，真正做到了对早期oa步态异常患者矫正步态、防止中远期膝关节痛的个性化设计，定制化使用，为个性化医疗提供了样板。
附图说明
20.图1是本实用新型的底层图；
21.图2是本实用新型的顶层图；
22.图3是本实用新型的截面图。
23.图中：1、底层；11、护沿；12、泄力孔；13、刺激区；14、分区线；2、顶层；21、加护区；22、支撑区；23、足弓区。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.一种矫正步态的3d打印鞋垫，结合图1、图2，包括底层1和顶层2，顶层2覆盖在底层1上，底层1通过3d打印形成网格状，顶层 2可采用欧斯莱材料或者与底层1均采用tpe(thermoplasticelastomer,1,1,2,2
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四苯乙烯)材料，以提高鞋垫支撑力和透气性。
26.结合图1、图2，底层1位于足跟处的外沿设有护沿11，护沿11 为薄壁结构且伸出顶层2外，护沿11用于保护足跟减少足跟与鞋后跟的磨损。底层1位于足跟部开设有泄力孔12，泄力孔12贯穿底层1，泄力孔12孔径不大于跟骨外径，设置泄力孔12减少跟骨所受的直接压力，同时有效缓解膝关节的压力，可缓解膝关节的疼痛。
27.结合图1、图2，底层1位于脚掌一侧设有若干个环状的刺激区13，刺激区13中的环
形结构相互间隔嵌套，刺激区13突出底层1外可刺激足部神经，而根据不同患者的病症程度，可改变刺激区13在鞋垫的位置、环形嵌套圈数甚至形状，进而根据不同患者采取不同的刺激方式，使患者脚部自主往正确的方向偏移，实现患者无论是站立时还是行走，都能在刺激区13的刺激下进行站姿和步态校正。底层1位于刺激区13一侧设有若干个分区线14，分区线14分布位置与患者脚趾缝位置对应，分区线14数量、形状以及分布位置需根据患者的脚部形状进行调整，通过设置分区线14，避免患者脚趾挤在一起导致脚趾变形的问题。
28.结合图2、图3，顶层2位于脚跟外沿处设有加护区21，加护区 21厚度和顶层2厚度不同，加护区21的具体分布形状和厚度则根据患者的病症情况进行设计，顶层2位于泄力孔12上方封闭且加护区21 环绕泄力孔12周围，以使加护区21可向外侧形成一个角度，使鞋垫通过改变膝关节内的载荷分配来改善膝关节的疼痛和功能，同时避免脚跟与鞋垫的泄力孔12直接接触而容易出现磨脚跟的问题。
29.结合图2、图3，顶层2位于脚掌中部设有支撑区22，支撑区22 呈三角状且突出顶层2外，支撑区22突出高度以及具体形状则根据患者实际情况进行设计，用于支撑脚掌且进行脚掌受力方向的校正，配合加护区21进一步改善膝关节的载荷分配。顶层2位于足弓部下陷以形成足弓区23，避免患者出现扁平足的问题。
30.结合图2、图3，通过在鞋垫上固定一些矫正结构，例如泄力孔12、刺激区13以及加护区21和支撑区22等，后续只需根据不同患者的病况，在电脑软件中调整各个矫正结构的形状等参数即可，甚至删除掉某些矫正结构，无需针对每个患者都重新设计一种鞋垫结构，减少设计成本，同时采用3d打印的方式进行鞋垫制造，可有效控制不同顶层2沿其长度方向的各处厚度不同，底层1的水平面各处厚度相同的尺寸参数，不仅能够精细化制造出鞋垫，而且打印机还能和电脑中的鞋垫设计软件结合，只需将患者的各项数据输入电脑软件中，则可由软件快速设计出鞋垫结构并进行打印制造，无需常规的生产厂家介入，有效降低生产成本，且使用的3d打印材料成本较低，鞋垫质量较轻也不会使用过多原料，使患者能够负担起矫正鞋垫的成本，进而有助于广泛推广lwi技术。
31.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。