Per rispondere appieno alle caratteristiche di uno specifico piede e alle sue esigenze, un plantare ortopedico dovrebbe essere personalizzato. Questo l’assunto di partenza del lavoro svolto da un team di ricerca del dipartimento di Ortopedia e Chirurgia del Trauma dell’ospedale universitario di Erlangen, in Germania, nel quale viene indagata l’efficacia clinica di un plantare stampato in 3D con una mescola di silicone, progettato con l’aiuto dell‘intelligenza artificiale a partire da una valutazione biomeccanica completa del piede del paziente.
Pubblicato su Biomedical Engineering and Computational Biology, questo studio prospettico include 21 pazienti, nello specifico 13 uomini e 8 donne, tra i 21 e i 30 anni e con BMI medio 25.48 ± 3.46.
Il piede di ogni partecipante è stato valutato attentamente, calcolando il Foot Posture Index e il Foot Function Index e valutando la presenza e il tipo di calli. Per ogni paziente i ricercatori hanno anche registrato età, altezza, peso, BMI, taglia della scarpa e tipo di scarpe indossate.
Le caratteristiche dinamiche del piede sono state calcolate utilizzando un trademill dotato di sensori pedobarografici e di un laboratorio del passo. Infine, tutti questi dati sono stati analizzati da un algoritmo di machine learning appositamente confezionato.
L’intelligenza artificiale utilizzata
Gli autori hanno dedicato a questo studio un progetto di intelligenza artificiale ad hoc, per migliorare il calcolo delle zone del piede in base alla pressione plantare. Punto di partenza sono algoritmi di machine learning che analizzano le misure di pressione statiche e dinamiche del piede, segmentando l’immagine della pianta del piede in 10 diverse regioni: piede posteriore mediale e laterale, medio piede, 5 aree metatarsali, alluce, dito 2 e dito 5.
Il sistema è stato quindi allenato con più di 20 mila dataset di informazioni, prese da diverse popolazioni, per essere in grado di elaborare i dati ricevuti e proporre un modello di plantare adatto al piede in valutazione, con indicazioni rispetto alla forma del plantare stesso e a caratteristiche utili per tenere in considerazione i diversi archi plantari esistenti.
Il progetto così ottenuto viene trasposto in un plantare da utilizzare tramite la stampa 3D, usando una mescola in silicone.
La valutazione dei pazienti
Una volta realizzati, i plantari sono stati utilizzati dai pazienti arruolati per 4 settimane. Durante tutto il periodo i partecipanti hanno dovuto tenere un diario giornaliero in cui indicare il numero di passi fatti, calcolati da una app, e il tipo di attività svolta, caratterizzandola per intensità: per esempio, ballare, fare giardinaggio, trasportare carichi leggeri sono considerate attività moderate, mentre giocare a football, pedalare velocemente e correre sono da indicare come attività pesanti.
Gli autori sono interessati a verificare se il metodo utilizzato sia utile a distribuire meglio i carichi della pressione plantare e il comfort dei plantari ottenuti, motivo per cui viene calcolata anche una scala visuale analogica della comodità del device.
I risultati dello studio indicano che l’uso del plantare favorisce modificazioni biomeccaniche significative del passo, come un miglior allineamento tra anca, ginocchio e caviglia.
Inoltre, si osserva una diminuzione del carico a livello del tallone e un lieve aumento a livello dei metatarsi, senza alterare la distribuzione della pressione nell’avampiede. Questi risultati portano gli autori a concludere che il metodo proposto può essere utile a garantire interventi ortesici personalizzati.
Kubach J, Pasurka M, Lueg J, Betsch M. Clinical Evaluation of Novel Custom 3D-Printed Meshed-Silicone Orthotics Utilizing Standing Foot Scans and Dynamic Gait Data. Biomed Eng Comput Biol. 2025 Oct 15;16:11795972251371476. doi: 10.1177/11795972251371476. PMID: 41116910; PMCID: PMC12535632.
