کفی های پرینت شده ی سه بعدی با قابلیت پیشگیری از رشد زخم در بیماران دیابتی 

محققان دانشگاه استافوردشایر مستقر در انگلستان کفی فوق العاده کم هزینه با قابلیت سنجش تلفیقی پرینت کرده اند. این کفی می تواند به جلوگیری از رشد زخم های پای تهدید کننده در بیماران دیابتی کمک کند.

به جای استفاده از سنسورهای الکترونیکی برای نظارت بر توسعه زخم ،از کفی های پرینتی سه بعدی استفاده کرد. این کفی ها دارای ساختارهای کوچک قابل تنظیم هستند که می توانند با اطمینان تشخیص دهند که افراد در هنگام راه رفتن پاهای خود را زیاد می پوشانند. با استفاده از این داده های تغییر شکل پا، پزشکان بالقوه می توانند علائم اولیه زخم را در بیماران آسیب پذیر تشخیص دهند. همچنین باعث میشود جلوی رشد زخم گرفته وآسیبی به عضو نرسد.

پروفسور ناچی چوکالینگام، نویسنده مقاله، توضیح میدهد:”هر ساله، بیش از ۲۶ میلیون نفر در سراسر جهان به زخم پای دیابتی مبتلا می شوند و میزان بروز زخم پا در کشورهای در حال توسعه بیش از ۲۰٪ در میان افراد دیابتی است.” “ایجاد روش های کم هزینه برای کمک به جلوگیری از زخم پا، از بار اقتصادی اجتماعی جهانی دیابت می کاهد و در نهایت جان انسان ها را نجات می دهد.”“مفهومی که در این مقاله گزارش شده است، با توسعه پرینت سه بعدی، این امکان را دارد که بتواند مدیریت بالینی خطر ابتلا به زخم پا را در سراسر جهان تغییر دهد.”

عوارض جانبی کشنده دیابت

نوروپاتی حسی برای بسیاری از دیابتی های نوع ۲ یک تجربه زنده است، زیرا این بیماری می تواند به تدریج باعث آسیب عصبی و از دست دادن احساس در پاها آنها شود. در نتیجه، بسیاری از بیماران دیگر در اندام های خود احساس درد نمی کنند، به این معنی که پاهای خود را بیشتر از قبل تحت فشار قرار میدهند و باعث شروع زخم دیابتی پا (DFU) می شود.

اگرچه DFU در ابتدا ممکن است بی اهمیت به نظر برسد، اما می تواند به طور موثری زخم هایی را که مورد توجه قرار نمی گیرند سبب آلوده شدن و زخم های عمیق شوند. دیابت در حال حاضر شایع ترین علت آسیب زا در جهان است. به طور کلی، پزشکان اتفاق نظر دارند که کاهش فشار کف پا برای مدیریت درمانی پاهای دیابتی حیاتی است، و آنها اغلب کفش هایی را برای محافظت از مناطق زخمی در برابر فشارزیاد تجویز می کنند.

مدتی است که از این نوع ارتزها استفاده متداول شده است، اما طراحی آنها بیشتر به شهود بالینی پزشکان عمومی وابسته است، نه شواهدی از عبور فشارهای پای دیابتی از سطح بحرانی. در جاهایی که سیستم های پیچیده کنترل فشار کفش وجود دارد. اغلب به سنسورهای الکترونیکی گران قیمت و دستگاه های ردیابی دست و پا گیر داده متکی هستند، که از استفاده ی آنها در روزمرگی ها واقعیت جلوگیری می کنند.

در نتیجه، تیم استفوردشایر نیاز به اقدام بر اساس شواهد موجود مبنی بر اینکه دستگاه های مبتنی بر آستانه فشار احتمال کاهش خطر DFU راجعه نسبت به کفش های ارتوز فعلی را شناسایی کرده و پیشنهاد کردند کفی های پرینت سه بعدی با عناصر حسی یکپارچه، کمک می کند تا مناطق پا بیش از حد با دقت بیشتری به جلو حرکت کنید.

پرینت سه بعدی یک کفی کم هزینه

از یک سری ساختارهای ریز شش ضلعی بهم پیوسته، طراحی کفی مبتنی بر TPU این تیم بسیار انعطاف پذیر است و در فشارهای پایین کنشی شبیه فنر دارد. با این حال، هنگامی که بارگیری بر روی دستگاه به سطح فشرده سازی بحرانی از قبل برنامه ریزی شده رسید ، مقاومت آن به طور موثری کاهش می یابد، و به آن اجازه می دهد پای دیابتی را از فشار مداوم محافظت کند.

پس از یک هفته استفاده، این تیم همچنین معتقد است که ریزساختارهای کفی آنها احتمالاً جمع می شود، خواص مکانیکی آنها را تغییر می دهد و به آنها اجازه می دهد تا مناطق آسیب پذیر پا را ترسیم کنند. محققان برای ارزیابی دوام طراحی جدیدشان، قبل از اینکه آنها را تحت آزمایش های فشار سنجی مکانیکی قرار دهند، ۲۶ نمونه پرینت FDM را با هفت ساختار شش ضلعی انتخاب کردند.

به دنبال ۲۰۰۰ چرخه آزمایش، مطابق با میانگین شمارش گام روزانه دیابتی، دستگاه ها نه تنها دوام طولانی مدت دارند بلکه آستانه فشار مشخص شده ۲۵۲ کیلو پاسکال را نشان می دهند. علاوه بر این، با استفاده از تجزیه و تحلیل بعدی المان محدود (FE)، تیم دریافت که این نقطه شکست می تواند برای پاسخگویی به نیازهای برنامه های خاص بالا برود یا پایین بیاید، یا حتی برای ایجاد کفی های خاص بیمار طراحی شود.

اگرچه محققان به این نتیجه رسیدند که طراحی آنها قبل از استفاده در محیط های بالینی به توسعه بیشتری نیاز دارد، اما آنها معتقدند که این قابلیت استفاده از ساختارهای دیواره نازک به عنوان یک ابزار تشخیصی حسی و پتانسیل آنها برای “افزایش ارزیابی خطر زخم و اطلاع رسانی طراحی مداخلات موثر در تخلیه.”

دکتر Panagiotis Chatzistergos، نویسنده اصلی تحقیق ، نتیجه گیری می کند:”کار ما روشی را برای شناسایی قابل اعتماد فشار بیش از حد با استفاده از یک روش غیر الکترونیکی کم هزینه نشان داده است.” “ما از یک ساختار دیواره نازک با استفاده از خدمات پرینت سه بعدی استفاده کرده ایم که وقتی بارها و بارها در بالای آستانه تنظیم یا فشار سنجی می شود، خصوصیات آن را تغییر می دهد. ما معتقدیم که این یک گام تغییر نسبت به عملکرد فعلی است.”

ارتزهای تولیدی افزودنی

انعطاف پذیری سفارشی سازی و طراحی که از طریق تولید مواد افزودنی باز می شود، به طور فزاینده ای شاهد استفاده از فناوری در برنامه های تولید کفش بوده است. در اوایل این ماه، بازار پرینت سه بعدی ابزاری برای دوخت کفش مبتنی بر چاپ سه بعدی راه اندازی کرد که به کفاشان اجازه می دهد کفش های ارتوپدی اختصاصی را برای مشتریان طراحی و سفارش دهند.

به همین ترتیب، شرکت زیرمجموعه مراقبت از پا Bayer ، دکتر شولز قبلاً با Wiivv همکاری کرده است تا خطی از کفی های چاپ سه بعدی سفارشی را تولید کند. فناوری این شرکت که اکنون به عنوان FitMyFoot شناخته می شود ، به کاربران امکان می دهد تا پاهای خود را به صورت سه بعدی اسکن کرده و کفش شخصی سازی کنند، که برای کمک به کاهش درد پای مشتری و ترازبندی بدن آنها طراحی شده است.

در مناطق دیگر، چاپ سه بعدی نیز برای کمک به بیماران دیابتی از طریق ایجاد دستگاه های کنترل کننده قند بدون درد، مانند “حلقه الکترونیکی” ساخته شده در دانشگاه ملی و دانشگاه کاپودیسترین آتن، استفاده شده است. دستگاه جدید پس از اتصال به یک تلفن هوشمند استاندارد، قادر است با استفاده از نشانگرهای زیستی، عدد دقیقی در مورد سطح قند فرد استفاده کننده را، ارائه دهد.