Non è raro che un paziente affetto da stroke acuto o cronico utilizzi una ortesi di piede-caviglia (AFO) per facilitare il passo, in particolare per ridurre l’effetto disturbante del piede cascante. Con lo sviluppo della tecnologia di stampa 3D è divenuta più semplice la realizzazione di AFO personalizzati, calibrati sul singolo paziente, ma purtroppo questi device richiedono ancora di una ottimizzazione. Non di rado, infatti, sono troppo deboli.
Secondo un team di Taiwan che recentemente ha pubblicato uno studio su Heliyon, il problema risiederebbe nel materiale di stampa utilizzato e, più nel dettaglio, nel suo modulo di elasticità. Gli autori effettuano, quindi, uno studio dei materiali, provando a vedere con la FEM come ottimizzarlo. Gli autori si sono mossi per lo più in digitale, progettando un AFO asimmetrico con parti stampate in 3D, il montante in acido polilattico (PLA) e il giunto in nylon, mentre la soletta è in titanio, materiale scelto per la possibilità di renderlo molto sottile senza perdere di resistenza.
Lo studio del modulo di elasticità
Il team di lavoro ha studiato nel dettaglio i due materiali stampati. La porosità del nylon, stampato al 100% della densità di riempimento, risulta essere del 16%, mentre quella del PLA dell’11%: in queste condizioni, il modulo elastico del nylon è un dodicesimo di quella degli oggetti solidi, mentre quella del PLA è un terzo. In entrambi i casi, il tutore stampato in 3D perde di rigidità. Il progetto così caratterizzato è stato sottoposto a test di fatica, dimostrando di avere una vita media di 200 mila passi.
Il risultato più importante dello studio è aver dimostrato l’importanza di studiare la porosità dei materiali effettivamente stampati, diversi a seconda delle stampanti utilizzate, per poi correlarsi al modulo di elasticità: nel caso di una ortosi di piede/caviglia, un materiale troppo rigido diventa limitante e rischia di rompersi prima del tempo. Questo tipo di valutazione deve essere effettuata per poter realizzare tutori efficienti e duraturi. Lo studio è stato condotto dalla National Cheng Kung University e dall’ospedale associato.
Importanza dello studio
L’ictus è tra gli eventi cardiovascolari più diffusi tra la popolazione mondiale e tra quelli che lascia le maggiori disabilità; tra queste, molte sono a carico degli arti. Quando siano gli arti inferiori a essere colpiti, il soggetto fatica a camminare in modo fluido, il che determina da una parte una perdita di autonomia e, dall’altra, un maggior rischio di caduta.
Gli AFO possono facilitare il passo di questi pazienti e, se realizzati in modo personalizzato, possono anche essere più comodi. Una caratteristica da non sottovalutare, perché è tra le prime a determinare l’uso o meno di un dispositivo, soprattutto se l’uso deve essere prolungato nel tempo. L’attenzione a migliorare la progettazione e realizzazione di AFO stampati in 3D va nella direzione di fornire device personalizzati, efficaci e comodi a questi soggetti.
Studio: Yeh CH, Lin KR, Su FC, Hsu HY, Kuo LC, Lin CC. Optimizing 3D printed ankle-foot orthoses for patients with stroke: Importance of effective elastic modulus and finite element simulation. Heliyon. 2024 Feb 27;10(5):e26926.
