滿足迫切的客製化需求–3D掃描列印與糖尿病畸形足減壓鞋墊

張子彥、創新醫療科技中心

足部潰瘍是糖尿病患者的常見併發症，在糖尿病患者終身的發生率約為 19-34%¹。形成潰瘍常見的成因包括糖尿病周邊神經病變、周邊血管病變、足部畸形等²。周邊神經病變會使得保護性感覺喪失，而足部畸形引起的足底壓力升高則會導致潰瘍發生或復發³。因此，針對治療與預防潰瘍，減輕足底壓力便是一種重要手段。國際糖尿病足工作協會在2015年的指引中也建議患者使用至少能夠減輕30%足底最大壓力的足部裝置⁴。

        一種廣為人知可降低足底壓力負載的方法是全接觸模鑄造（圖一a）。然而此法限制較多，實際上也很少使用，主因是對於水腫情況容易波動、擔心血循不良、缺乏足夠的組織氧合以及病態性肥胖的患者來說，此種方法是相對禁忌。而活動上的限制以及雙側足底的高度差異也會令患者日常生活有所不便，甚至造成臀部疼痛。因此，剩下幾乎唯一可行的方案便是使用像素化減壓鞋墊產品（圖一b）。像素化減壓鞋墊具有一個帶有許多可獨立拆卸像素化小柱體組合而成的底板，可以根據潰瘍的位置進行拆卸達成局部減壓。理論上，它可以適合一般典型足部的常規尺寸。然而糖尿病足容易出現如夏柯氏足或因動過手術而產生的足部畸形，從而大幅限制了此鞋墊的可用性。事實上，由於足部畸形患者的足部形狀以及潰瘍的組合樣態太過多樣及特殊，除客製化量身製作外，很難存在可以適合通用每位病人的規格化產品。

圖一、a全接觸模鑄造，b像素化減壓鞋墊

       若走向製作客製化鞋墊，傳統上有接觸式的壓模翻模法，但因成本較高、具接觸風險以及操作門檻使得此法並不親民。我們發現使用品質許可的手持式光學3D掃描機，以不接觸的方式掃描患者足部，再搭配3D列印製作翻模模具的方式，可以有效率地完成相同作業。在獲得3D掃描檔案後，醫師與工程師便可以在軟體上著手進行設計編輯，包括減壓區域的挖槽、邊緣包覆的高度等，並於版本定案後直接轉入3D列印開始製作實體模具，客製化程度高且流程相對快速簡潔（圖二）。

圖二、3D掃描–醫師設計–3D列印流程

        在一位遭受外傷以及經歷過重建手術的足部畸形患者案例中，由於缺乏足夠的皮膚覆蓋，軟組織難以抵抗畸形後的腳掌骨對於軟組織造成的壓力，因而在患者的第一蹠骨頭處則形成了一個慢性潰瘍。在多重原因無法重建足底的情況下，僅能建議使用減壓鞋墊，但在市售產品中皆找不到和她畸形的足底相符的鞋墊，經討論後患者願意成為此項目的志願者。我們便以前述3D掃描流程設計製作了客製化鞋墊。經過3個月的使用後，患者的潰瘍最終痊癒（圖三）。

圖三、畸形足案例患者使用客製化減壓鞋墊後傷口痊癒

        在此類應用情境與需求中，事實上患者沒有任何市售規格產品可以選擇，客製化似乎成為唯一的途徑。而此項目的經驗顯示，現今的3D技術能夠在合理的成本規模之下，有效率地完成設計生產流程並製作出合適的物件提供給患者。相信未來若能更加成熟並進入商業化，對於此類過往無法照顧到的迫切需求而言，將會成為無可取代的解決方案。

參考文獻

1. Armstrong DG, Boulton AJM, Bus SA. Diabetic foot ulcers and their recurrence. N Engl J Med 2017;376(24):2367–2375
2. Monteiro-Soares M, Boyko EJ, Ribeiro J, Ribeiro I, Dinis-Ribeiro M. Predictive factors for diabetic foot ulceration: a systematic review. Diabetes Metab Res Rev 2012; 28:674–600
3. Ahroni JH, Boyko EJ, Forsberg RC. Clinical correlates of plantar pressure among diabetic veterans. Diabetes Care 1999;22(6): 965–972.
4. Bus SA, Armstrong DG, van Deursen RW, Lewis JE, Caravaggi CF, Cavanagh PR. IWGDF guidance on footwear and offloading interventions to prevent and heal foot ulcers in patients with diabetes. Diabetes Metab Res Rev. 2016; 32(1):25–36

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