本發(fā)明涉及鞋墊的加工方法，具體是一種3D打印鞋墊的制作方法。

背景技術(shù)：

足部作為站立和步行時(shí)人體的支點(diǎn)，受到人體內(nèi)力和外力的相互影響。足部良好的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)，能為人體提供平衡、控制和協(xié)調(diào)的能力。如果足部出現(xiàn)機(jī)能障礙，不良的下肢力學(xué)結(jié)構(gòu)則會(huì)導(dǎo)致人體足部以上骨骼系統(tǒng)的對(duì)稱不良以及偏離中立位，從而導(dǎo)致膝、髖、骨盆、脊柱各部位關(guān)節(jié)出現(xiàn)問題，影響人體健康。

足部姿態(tài)可分為：扁平足、馬蹄足、旋前足、旋后足、彈性足、剛性足等。足部過度旋前，會(huì)導(dǎo)致脛前肌運(yùn)動(dòng)負(fù)荷增加，易出現(xiàn)過勞性損傷。足部過度旋后，引起足部緩沖減震效果下降。理想條件下足部姿態(tài)應(yīng)處于中立位，前中后足生物力學(xué)對(duì)線良好。

當(dāng)力線偏離中立位，中樞神經(jīng)系統(tǒng)為使骨骼維持在正常位置，會(huì)使身體產(chǎn)生代償。這些代償會(huì)使額外的壓力和負(fù)荷加諸于相關(guān)的肌肉、韌帶及肌腱上，造成身體相關(guān)部位的疼痛。

雙腿自足至肚臍眼的長(zhǎng)度不一致稱為腿長(zhǎng)差異，研究表明90%的人群存在腿長(zhǎng)差異。腿長(zhǎng)差異會(huì)改變髖部、骨盆及背部的力線，增加背部脊柱的壓力，引發(fā)背部及相連區(qū)域-肩、頸的疼痛，導(dǎo)致脊柱側(cè)彎或前后凸。還會(huì)引起過度旋前或旋后，影響步態(tài)。

鞋墊對(duì)不良足踝的糾正作用，矯形鞋墊的正確設(shè)計(jì)和使用，能使足踝生物力學(xué)線處于中立位，經(jīng)過一段時(shí)間后，可改善姿勢(shì)控制能力，繼而保持足部以上身體結(jié)構(gòu)處于健康狀況。

矯形鞋墊通過控制脛骨扭轉(zhuǎn)，使兒童在成熟期前達(dá)到解剖學(xué)認(rèn)為的最佳位置。對(duì)成人可控制足部的過度旋前或旋后對(duì)肌腱的拉伸，幫助患者足部保持中立位，并支撐足部肌肉及骨骼，減輕跟腱炎和足跟痛，防止拇囊炎的發(fā)展。

矯形腳墊可以限制足部過度旋前，從而限制膝關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)，治療膝關(guān)節(jié)痛。矯形鞋墊根據(jù)患者的中立位支撐足部，控制導(dǎo)致腿長(zhǎng)差異的過度旋前或旋后，同時(shí)在較短一側(cè)添加足跟墊，這樣身體不再為短腿代償，幫助骨盆保持平衡，而治療髖、背部疼痛。

足部矯形墊對(duì)于足過勞性運(yùn)動(dòng)損傷也有預(yù)防作用，作用機(jī)制是：①改善足部、下肢力學(xué)的對(duì)線，減少負(fù)重使足部出現(xiàn)的異?；顒?dòng)。②增加運(yùn)動(dòng)中足部減震能力。③改善足部本體感覺輸入功能。 有學(xué)者報(bào)道，旋前足者足部姿態(tài)中立化后，步行中各肌肉的運(yùn)動(dòng)模式趨于正常，提示足部姿態(tài)中立化后產(chǎn)生神經(jīng)肌肉控制方面的作用，不但是關(guān)節(jié)負(fù)重力線改善，整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的神經(jīng)肌肉控制能力也得到改善。

目前鞋墊的設(shè)計(jì)生產(chǎn)主要是根據(jù)足部的大小尺寸來統(tǒng)一生產(chǎn)的，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一款鞋墊后通過專業(yè)的試穿人員進(jìn)行試穿，如果合適就可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，這種集約化的鞋墊設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式?jīng)]有個(gè)性化，不能糾正足踝的異常姿勢(shì)和減輕疼痛。

康復(fù)科用鞋墊作為足部矯形的方法之一，改善患者的足部姿態(tài)。在制作過程中，按個(gè)體足部狀態(tài)，采用模具定型或者在量產(chǎn)足墊上用熱塑性的方法，使足的距下關(guān)節(jié)恢復(fù)中立位以使足部姿態(tài)中立化。但還是達(dá)不到鞋墊和個(gè)體足部的完美貼合，使足底壓力均勻分部，不能很好地使足部姿態(tài)中立化而改善姿勢(shì)控制，糾正不良足踝在人體中導(dǎo)致的各種病痛。

3D打印鞋墊顛覆了傳統(tǒng)制作鞋墊過程，通過對(duì)足底掃描得到的數(shù)據(jù)文件，結(jié)合足底壓力分布曲線、姿勢(shì)評(píng)估和步態(tài)分析結(jié)果，按治療需要進(jìn)行調(diào)整，產(chǎn)生個(gè)性化的3D文件進(jìn)行打印，理論上可以產(chǎn)生同足底接觸更好、有更好治療效果的矯形鞋墊。

有學(xué)者報(bào)道，對(duì)不同材質(zhì)、不同制作方法的足部矯形墊相互比較，在控制下肢力線相同的情況下，同足底接觸更好的矯形鞋墊對(duì)使用者更有益處，Sun等通過對(duì)無負(fù)重狀態(tài)下的足進(jìn)行掃描而制作的鞋墊，發(fā)現(xiàn)可以減小足底各區(qū)域間的壓力差，增加舒適度。

因此滿足不同足部特征、進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，用3D打印制作而成的鞋墊無疑有巨大優(yōu)勢(shì)。我國(guó)是一個(gè)人口眾多的國(guó)家，鞋墊的健康設(shè)計(jì)對(duì)于降低我國(guó)國(guó)民足部的患病率具有重要意義。隨著3D打印技術(shù)和材料的發(fā)展，3D打印鞋墊的舒適度、治療效果會(huì)提高，成本會(huì)降低，將會(huì)越來越被人們接受。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印鞋墊的制作方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種3D打印鞋墊的制作方法，包括以下步驟：

（1）患者狀況檢查；

（2）患者足底部的3D掃描，包括三種方法：a.印模制作；b.人工掃描；c.CT掃描；

（3）用掃描儀掃描患者日常使用的腳墊；

（4）3D鞋墊模型數(shù)字文件的建立

運(yùn)用3D Max 、netfabb、geomagic軟件，對(duì)掃描后數(shù)據(jù)按臨床治療需要進(jìn)行處理，生成3D鞋墊模型數(shù)字文件，具體處理步驟如下：

1）3D鞋墊為上下兩面，鞋墊上面根據(jù)足部中立位掃描后得到的數(shù)據(jù)，按治療要求進(jìn)行處理和調(diào)整，3D鞋墊表面和足底貼合；鞋墊下面按原使用鞋墊掃描后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，3D鞋墊直接塞入鞋子和鞋底貼合；

2）雙下肢如不等長(zhǎng)，短下肢鞋墊加厚，厚度為差距的一半；

3）前足如有內(nèi)或外翻，鞋墊上面的前部進(jìn)行內(nèi)或外翻的糾正，角度為前足內(nèi)或外翻角度的一半；

4）后足如有內(nèi)或外翻，鞋墊上面的后部進(jìn)行內(nèi)或外翻的糾正，角度為后足內(nèi)或外翻角度的一半；

5）扁平足、指外翻、跟腱炎、糖尿病足疾病，鞋墊上面在上述糾正的基礎(chǔ)上，在局部進(jìn)行凸出或凹陷的特殊處理，按需要調(diào)整足底壓力曲線；

（5）打印材料的選擇：選擇軟性ABS、軟性PLA、TPU材料；

（6）打印方法的選擇：最終的產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件由3D打印機(jī)器打??；打印方法為FDM；

（7）鞋墊成品后的細(xì)加工。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟（1）中的患者狀況檢查包括：雙足底壓力分布曲線測(cè)定，前、后足內(nèi)外翻角度，脛骨扭轉(zhuǎn)角度，雙側(cè)下肢長(zhǎng)度測(cè)定，脊柱側(cè)彎角度；踝、膝、髖關(guān)節(jié)，腰部疼痛的部位和程度；步態(tài)分析。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟（2）中所述的印模制作：用柔軟的沙泥做成一個(gè)平整模子，患者坐位將雙足放在上面，足踝中立位，輕輕下壓，制成兩個(gè)足的模型，然后用3D掃描儀進(jìn)行掃描。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟（2）中所述的人工掃描：將患者雙側(cè)足踝置于中立位，用3D掃描儀直接對(duì)足底進(jìn)行掃描。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟（2）中所述的CT掃描：將患者雙側(cè)足踝置于中立位進(jìn)行掃描。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）3D鞋墊模型數(shù)據(jù)由掃描個(gè)體足部獲得，因而能個(gè)性化地與個(gè)體的足底密切貼合，使個(gè)體足底的壓力分布曲線能均勻地分布到鞋墊中，個(gè)體穿鞋的舒適感提高。傳統(tǒng)矯形鞋墊是無法比擬的。

（2）3D鞋墊模型數(shù)據(jù)可以根據(jù)臨床治療需要方便地進(jìn)行修改，使足底壓力曲線按治療要求重新分布。傳統(tǒng)矯形鞋墊也無法達(dá)到要求的。

（3）掃描是在足部中立位狀態(tài)下進(jìn)行的，因而個(gè)體穿著鞋墊能自動(dòng)使足部處于中立位，糾正許多病理性的站姿。糾正效果與足墊材料的彈性和硬度有關(guān)。

（4）傳統(tǒng)矯形鞋墊在糾正下肢長(zhǎng)短腳、足內(nèi)外翻時(shí)，常附加墊片，但常常不能貼合足部，足底壓力曲線不能均勻分布，個(gè)體穿著不舒服。3D鞋墊可以方便地修正模型數(shù)據(jù)，一次打印，鞋墊修正了以后仍能貼合足部。

（5）3D鞋墊較矯形鞋墊價(jià)格成本低，可為更多人群接受。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例中，一種3D打印鞋墊的制作方法，包括以下步驟：

（1）患者狀況檢查：

雙足底壓力分布曲線測(cè)定，前、后足內(nèi)外翻角度，脛骨扭轉(zhuǎn)角度，雙側(cè)下肢長(zhǎng)度測(cè)定，脊柱側(cè)彎角度；踝、膝、髖關(guān)節(jié)，腰部疼痛的部位和程度；步態(tài)分析；

（2）患者足底部的3D掃描（3選1）

a.印模制作：用柔軟的沙泥（類似于橡皮泥）做成一個(gè)平整模子，患者坐位將雙足放在上面（足踝中立位），輕輕下壓，制成兩個(gè)足的模型，然后用3D掃描儀進(jìn)行掃描；

b.人工掃描：將患者雙側(cè)足踝置于中立位，用3D掃描儀直接對(duì)足底進(jìn)行掃描；

c.CT掃描：將患者雙側(cè)足踝置于中立位進(jìn)行掃描；

（3）用掃描儀掃描患者日常使用的腳墊

（4）3D鞋墊模型數(shù)字文件的建立

運(yùn)用3D Max 、netfabb、geomagic軟件，對(duì)掃描后數(shù)據(jù)按臨床治療需要進(jìn)行處理，生成3D鞋墊模型數(shù)字文件，具體處理步驟如下：

1）3D鞋墊為上下兩面，鞋墊上面根據(jù)足部中立位掃描后得到的數(shù)據(jù)，按治療要求進(jìn)行處理和調(diào)整，3D鞋墊表面和足底貼合；鞋墊下面按原使用鞋墊掃描后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，3D鞋墊直接塞入鞋子和鞋底貼合（原鞋墊不用）；

2）雙下肢如不等長(zhǎng)，短下肢鞋墊加厚，厚度為差距的一半；

3）前足如有內(nèi)或外翻，鞋墊上面的前部進(jìn)行內(nèi)或外翻的糾正，角度為前足內(nèi)或外翻角度的一半；

4）后足如有內(nèi)或外翻，鞋墊上面的后部進(jìn)行內(nèi)或外翻的糾正，角度為后足內(nèi)或外翻角度的一半；

5）扁平足、指外翻、跟腱炎、糖尿病足等疾病，鞋墊上面在上述糾正的基礎(chǔ)上，在局部進(jìn)行凸出或凹陷等特殊處理，按需要調(diào)整足底壓力曲線；

（5）打印材料的選擇

軟性ABS、軟性PLA、TPU

（6）打印方法的選擇

最終的產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件由3D打印機(jī)器打印；打印方法為FDM（熔融擠壓成型）；

（7）鞋墊成品后的細(xì)加工。

本發(fā)明的3D打印鞋墊為定制：通過對(duì)患者足踝部狀況檢查，足底壓力分布檢測(cè)，判斷患者足踝部的病理狀況和不良姿勢(shì)。通過對(duì)患者足底的3D掃描，根據(jù)臨床治療需要，對(duì)3D掃描的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，重新安排足底壓力分布，打印出的矯形鞋墊更能符合臨床需求，繼而糾正患者足踝部的不良姿勢(shì)和疼痛。因3D打印鞋墊能貼合患者的足底，因此在矯形治療的過程中，不降低患者穿戴的舒適感。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。