Trong lĩnh vực chỉnh hình bàn chân, mỗi bệnh nhân đều có hình thái bàn chân, điểm chịu lực và nhu cầu nâng đỡ khác nhau. Vì vậy, một chiếc đế giày chỉnh hình hiệu quả không chỉ cần vừa vặn, mà còn phải được cá nhân hóa theo dữ liệu thực tế của từng người.
Tuy nhiên, quy trình làm đế chỉnh hình bằng thạch cao truyền thống vẫn còn phụ thuộc nhiều vào thao tác thủ công, thời gian xử lý dài và khó đảm bảo độ lặp lại giữa các lần sản xuất. Đây là lý do nhiều phòng khám chỉnh hình, trung tâm phục hồi chức năng và đơn vị sản xuất insole đang bắt đầu chuyển sang quy trình số hóa.
Với sự kết hợp giữa scan 3D bàn chân, thiết kế CAD và in 3D bằng vật liệu TPU trên hệ máy Raise3D, quy trình sản xuất đế giày chỉnh hình y tế có thể được rút ngắn, kiểm soát chính xác hơn và dễ tùy chỉnh theo từng chỉ định lâm sàng.
Bài viết này được Vinnotek tổng hợp dành cho bác sĩ chỉnh hình, kỹ thuật viên orthotics, phòng khám phục hồi chức năng và đơn vị sản xuất đế giày y tế đang tìm kiếm một giải pháp hiện đại hơn để thay thế quy trình thạch cao truyền thống.
1. Quy Trình Thạch Cao Truyền Thống Đang Kìm Hãm Ngành Chỉnh Hình Như Thế Nào?
Trong nhiều năm, quy trình làm đế giày chỉnh hình y tế vẫn phụ thuộc nhiều vào thạch cao và thao tác thủ công. Kỹ thuật viên lấy dấu bàn chân bệnh nhân, tạo khuôn, chỉnh sửa thủ công rồi gia công đế từ EVA hoặc cork.
Quy trình này thường mất từ 5 đến 14 ngày. Thời gian hoàn thiện phụ thuộc vào số lượng bệnh nhân, tay nghề kỹ thuật viên và mức độ phức tạp của từng ca. Ngoài ra, mỗi bước chuyển đổi từ dấu chân ban đầu sang khuôn và từ khuôn sang đế hoàn chỉnh đều có thể tạo ra sai số.
Với bệnh nhân cần đế chỉnh hình cá nhân hóa, sai số nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến độ vừa vặn, khả năng phân bố áp lực và cảm giác khi sử dụng. Đây là một trong những hạn chế lớn của phương pháp truyền thống.
Các nghiên cứu lâm sàng gần đây cũng chỉ ra rằng đế chỉnh hình truyền thống có giới hạn trong việc đáp ứng đầy đủ hình thái bàn chân và phân bố áp lực lòng bàn chân của từng người. Điều này có thể dẫn đến hiệu quả cơ sinh học chưa tối ưu và gây khó chịu cho bệnh nhân trong quá trình sử dụng.
In 3D thay đổi cách tiếp cận này theo hướng số hóa. Thay vì lấy dấu thạch cao và chỉnh sửa thủ công qua nhiều bước, phòng khám có thể scan bàn chân, thiết kế đế trên phần mềm CAD và in trực tiếp bằng TPU.
Với quy trình này, dữ liệu bàn chân được lưu dưới dạng kỹ thuật số. Khi cần điều chỉnh hoặc in lại, kỹ thuật viên chỉ cần chỉnh file thiết kế thay vì làm lại toàn bộ khuôn thạch cao từ đầu.
Vinnotek cung cấp hệ máy Raise3D E2 và Raise3D Pro3 cùng vật liệu TPU cho các đơn vị tại Việt Nam muốn triển khai quy trình in 3D đế giày chỉnh hình y tế.
2. Vì Sao TPU Phù Hợp Với Đế Giày Chỉnh Hình Y Tế?
Không phải vật liệu FDM nào cũng phù hợp để sản xuất đế giày chỉnh hình. Với ứng dụng y tế, vật liệu cần có độ đàn hồi tốt, khả năng phục hồi hình dạng, độ bền mài mòn và đủ an toàn cho tiếp xúc da trong thời gian dài.
TPU, viết tắt của Thermoplastic Polyurethane, là một trong những vật liệu phù hợp nhất cho ứng dụng này.
TPU có nhiều đặc tính quan trọng cho đế giày chỉnh hình:
- Độ giãn dài khoảng 300 đến 700%
- Khả năng phục hồi hình dạng sau biến dạng
- Độ bền mài mòn cao
- Phù hợp cho ứng dụng tiếp xúc da liên tục
- Có thể điều chỉnh độ cứng theo Shore value
- Có thể tạo vùng mềm, vùng nâng đỡ và vùng chịu lực khác nhau trên cùng một đế
Đối với đế chỉnh hình y tế, vật liệu không chỉ cần êm. Nó còn phải đủ ổn định để hỗ trợ vòm bàn chân, giảm áp lực tại các điểm chịu tải cao và duy trì hình dạng trong quá trình sử dụng hằng ngày.
Tham khảo thêm: giải pháp in 3D trong y tế được ứng dụng trong phát triển thiết bị hỗ trợ và các sản phẩm phục vụ chăm sóc sức khỏe.
3. Shore Hardness: Tùy Chỉnh Độ Cứng Theo Chỉ Định Lâm Sàng
Một ưu điểm lớn của TPU là có nhiều mức độ cứng khác nhau. Trong in 3D đế giày chỉnh hình, hai mức vật liệu phổ biến là TPU 90A và TPU 95A.
Nghiên cứu năm 2023 trên 200 đế giày in 3D bằng Raise3D và một số máy FDM khác đã xác nhận hai mức Shore này phù hợp cho nhiều nhóm chỉ định lâm sàng.
| Shore hardness | Ứng dụng phù hợp |
| TPU 90A | Êm hơn, phù hợp với bệnh nhân đái tháo đường, phù chân hoặc cần giảm áp lực tại các điểm chịu lực cao |
| TPU 95A | Nâng đỡ tốt hơn, phù hợp với bàn chân bẹt, viêm cân gan chân hoặc gai gót chân |
TPU 90A thường được ưu tiên khi mục tiêu chính là giảm áp lực và tạo cảm giác êm. TPU 95A phù hợp hơn khi bệnh nhân cần nâng đỡ cấu trúc bàn chân, đặc biệt ở vùng vòm chân hoặc gót chân.
Nghiên cứu cũng ghi nhận filament TPU đường kính 1.75 mm và 2.85 mm cho kết quả tương đương. Điều này giúp các đơn vị sản xuất linh hoạt hơn khi triển khai trên các hệ máy như Raise3D E2 và Raise3D Pro3.
4. Variable Stiffness: Lợi Thế Mà Quy Trình Thạch Cao Khó Làm Được
Một trong những lợi thế quan trọng nhất của in 3D đế giày chỉnh hình là khả năng tạo variable stiffness. Đây là kỹ thuật điều chỉnh độ cứng khác nhau theo từng vùng của đế.
Với phương pháp truyền thống, kỹ thuật viên thường phải ghép nhiều lớp vật liệu hoặc gia công thủ công để tạo vùng mềm và vùng cứng. Cách làm này có giới hạn về độ chính xác, độ lặp lại và mức độ tùy chỉnh.
Với in 3D, độ cứng có thể được kiểm soát ngay trong thiết kế và thông số in. Một chiếc đế có thể được thiết kế để mềm hơn ở vùng gót chân, cứng hơn ở vùng vòm chân và có độ đàn hồi trung bình ở vùng trước bàn chân.
Nghiên cứu năm 2024 đã sử dụng Raise3D Pro2 để in đế với nozzle 0.8 mm, layer height 0.55 mm và kỹ thuật in nghiêng 90°. Cách thiết lập này giúp tạo ra độ cứng thay đổi dần theo vùng bàn chân.
Kết quả cho thấy đế có thể được tối ưu theo từng khu vực:
- Vùng gót chân mềm hơn để giảm lực tác động
- Vùng vòm chân cứng hơn để tăng khả năng nâng đỡ
- Vùng trước bàn chân có độ cứng trung bình để duy trì cảm giác thoải mái khi di chuyển
Đây là lợi thế rất khó đạt được nếu chỉ dùng EVA cắt, cork hoặc khuôn thạch cao truyền thống. Với in 3D, phòng khám có thể thiết kế đế theo dữ liệu bàn chân và mục tiêu điều trị cụ thể của từng bệnh nhân.
Tìm hiểu thiết bị: máy in 3D FDM Raise3D phục vụ tạo mẫu và chế tạo các sản phẩm có hình dạng tùy chỉnh.
5. Case Study Sooley: Raise3D E2 Cho Sản Xuất Đế Chỉnh Hình Thực Tế
Sooley là một đơn vị chuyên sản xuất đế chỉnh hình cá nhân hóa. Doanh nghiệp này đã đầu tư hệ máy Raise3D E2, kết hợp RaiseCloud và ideaMaker để sản xuất đế TPU theo quy mô thực tế.
Điểm đáng chú ý là Sooley không chỉ sử dụng Raise3D E2 cho thử nghiệm, mà đưa máy vào quy trình sản xuất đế chỉnh hình tùy chỉnh.
Lý do Sooley chọn Raise3D E2 gồm:
- Độ ổn định cao cho sản xuất liên tục
- Hệ thống IDEX với hai đầu in độc lập
- Có thể in linh hoạt nhiều cấu hình vật liệu
- Phần mềm dễ sử dụng và phù hợp với quy trình sản xuất
- Được hỗ trợ kỹ thuật từ hệ sinh thái Raise3D
Vật liệu chính được Sooley sử dụng là TPU. Doanh nghiệp này cũng thử nghiệm nhiều mức Shore và nhiều màu sắc khác nhau để đáp ứng nhu cầu sản xuất. Ngoài TPU thông thường, Sooley còn có kế hoạch sử dụng foamy TPU, một dạng vật liệu có thể được Raise3D E2 xử lý thông qua điều chỉnh hệ thống cấp liệu.
Một tính năng đặc biệt hữu ích của Raise3D E2 trong ứng dụng này là Mirror mode và Duplication mode. Hai chế độ này cho phép in hai đế nhỏ cùng lúc, giúp tăng hiệu suất sản xuất.
Với đế giày chỉnh hình, hai chân trái và phải thường được sản xuất theo cùng một đơn hàng. Vì vậy, khả năng in song song của hệ thống IDEX giúp tối ưu thời gian và tăng năng suất cho phòng khám hoặc xưởng sản xuất.
Về phần mềm, Sooley sử dụng ideaMaker để chuẩn bị file in và RaiseCloud để quản lý quy trình. Điều này cho thấy Raise3D E2 không chỉ phù hợp về mặt kỹ thuật, mà còn phù hợp với bài toán vận hành của một đơn vị sản xuất đế chỉnh hình thực tế.
6. Nghiên Cứu 200 Đế In 3D: Bằng Chứng Lâm Sàng Cho TPU 90A Và TPU 95A
Một nghiên cứu năm 2023 đã in 200 đế chỉnh hình bằng 6 máy FDM, trong đó có hệ máy Raise3D. Vật liệu được sử dụng là TPU 90A và TPU 95A.
Sau khi bệnh nhân sử dụng đế in 3D cá nhân hóa, nghiên cứu ghi nhận nhiều kết quả tích cực:
- Đau bàn chân giảm đáng kể ở nhóm bệnh nhân có vấn đề cơ xương khớp liên quan đến bàn chân
• Phân bố áp lực lòng bàn chân được cải thiện, đo bằng cảm biến áp lực
• Bệnh nhân đánh giá cao mức độ vừa vặn và cảm giác thoải mái
• TPU 90A và TPU 95A đều cho kết quả tốt
• TPU 90A phù hợp hơn với mục tiêu giảm áp lực
• TPU 95A phù hợp hơn với mục tiêu nâng đỡ cấu trúc bàn chân
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng vì số lượng mẫu lên đến 200 đế. Đây không còn là thử nghiệm nhỏ lẻ, mà là bằng chứng có giá trị thực tế cho các phòng khám và đơn vị sản xuất đang cân nhắc chuyển từ phương pháp thủ công sang in 3D.
Đế in 3D cũng có thể được thiết kế theo nhiều dạng khác nhau, bao gồm đế tiếp xúc toàn phần, đế hỗ trợ bàn chân hoặc đế chỉnh hình theo chỉ định lâm sàng.
Thông tin chuyên ngành:
- last giày tùy chỉnh (phom giày theo chân cá nhân) trong phát triển sản phẩm phù hợp với đặc điểm người sử dụng.
- in 3D nẹp phục hồi chức năng với khả năng tạo hình theo từng nhu cầu sử dụng.
- chân tay giả prosthetics tùy chỉnh là một hướng ứng dụng đáng chú ý của in 3D trong lĩnh vực y tế.
7. Raise3D Pro2 Và Đế Variable Stiffness Cho Bàn Chân Đái Tháo Đường
Một nghiên cứu kỹ thuật khác đã sử dụng Raise3D Pro2 để phát triển đế chỉnh hình có variable stiffness cho nhóm bệnh nhân bàn chân đái tháo đường.
Nghiên cứu sử dụng nozzle 0.8 mm thay vì 0.4 mm tiêu chuẩn, kết hợp layer height 0.55 mm để giảm số lớp in và rút ngắn thời gian sản xuất. Đế được in nghiêng 90° để tạo độ cứng thay đổi dần theo cấu trúc thiết kế.
Mục tiêu của nghiên cứu là tạo ra một chiếc đế có thể giảm áp lực tại vùng gót chân, phân bổ lại tải trọng ở vùng vòm chân và vẫn giữ cảm giác đi lại tự nhiên ở vùng trước bàn chân.
Các thông số kỹ thuật được ghi nhận gồm:
- Raise3D Pro2 kết hợp nozzle 0.8 mm cho kết quả ổn định
• TPU in nghiêng 90° có thể tạo vùng độ cứng thay đổi dần
• Chuyển tiếp giữa các vùng cứng mềm mượt hơn so với một số phương pháp FDM truyền thống
Điểm quan trọng của nghiên cứu này là Raise3D Pro2 được sử dụng trong môi trường nghiên cứu y tế, nơi yêu cầu độ ổn định và khả năng lặp lại cao. Điều này cho thấy hệ máy Raise3D có thể đáp ứng các workflow nghiêm túc hơn, không chỉ dừng ở in mẫu thử.
8. Quy Trình Kỹ Thuật Số: Từ Scan Bàn Chân Đến Đế Hoàn Chỉnh Trong 24 Đến 48 Giờ
Một quy trình in 3D đế giày chỉnh hình thường gồm 4 bước chính: scan bàn chân, thiết kế CAD, in TPU và fitting cho bệnh nhân.
Bước 1. Scan và đánh giá lâm sàng
Bệnh nhân được scan 3D bàn chân bằng máy scan cầm tay hoặc đánh giá bằng hệ thống đo áp lực lòng bàn chân. Ở bước này, bác sĩ hoặc kỹ thuật viên ghi nhận các yếu tố như chiều cao vòm chân, lệch gót, điểm chịu áp lực cao và chỉ định lâm sàng.
Một số tình trạng thường được đánh giá gồm bàn chân bẹt, viêm cân gan chân, bàn chân đái tháo đường, gai gót chân hoặc đau do phân bố tải trọng không đều.
Thời gian cho bước này thường khoảng 30 đến 60 phút.
Bước 2. Thiết kế CAD tùy chỉnh
Dữ liệu scan được đưa vào phần mềm thiết kế chuyên dụng. Kỹ thuật viên thiết kế đế theo hình dạng bàn chân và mục tiêu điều trị.
Thiết kế có thể bao gồm:
- Biên dạng theo đúng hình học bàn chân
- Vùng nâng đỡ vòm chân
- Heel cup
- Metatarsal bar
- Vùng giảm áp lực
- Vùng có độ cứng khác nhau theo chỉ định
Thời gian thiết kế thường khoảng 1 đến 2 giờ, tùy mức độ phức tạp.
Bước 3. In TPU trên Raise3D
Đế được in bằng TPU 90A hoặc TPU 95A tùy chỉ định. Với Raise3D E2, chế độ IDEX mirror mode cho phép in đồng thời đế trái và đế phải trong cùng một batch.
Thông số in có thể được tối ưu theo mục tiêu sử dụng, ví dụ tăng độ êm, tăng khả năng nâng đỡ hoặc tạo vùng độ cứng khác nhau.
Thời gian in thường khoảng 4 đến 8 giờ.
Bước 4. Fitting và điều chỉnh
Sau khi in xong, bệnh nhân thử đế để đánh giá độ vừa, cảm giác đi lại và mức độ phân bố áp lực. Nếu cần chỉnh sửa, kỹ thuật viên có thể quay lại file CAD, điều chỉnh thiết kế và in lại trong thời gian ngắn.
Điểm khác biệt lớn so với phương pháp thạch cao là không cần tạo khuôn mới. Toàn bộ dữ liệu đã được số hóa, giúp việc điều chỉnh nhanh hơn và ít tốn kém hơn.
Tổng thời gian từ scan đến đế hoàn chỉnh có thể rút xuống 24 đến 48 giờ, trong khi phương pháp thạch cao truyền thống thường mất 5 đến 14 ngày.
9. So Sánh 3D Printed TPU Insole Và Thạch Cao Truyền Thống
| Tiêu chí | Thạch cao truyền thống | Đế TPU in 3D bằng Raise3D |
| Thời gian hoàn thành | 5 đến 14 ngày | 24 đến 48 giờ |
| Độ chính xác | Phụ thuộc tay nghề kỹ thuật viên | Dựa trên dữ liệu scan và file thiết kế |
| Tùy chỉnh độ cứng | Giới hạn | Có thể tùy chỉnh theo từng vùng |
| Chỉnh sửa | Thường phải làm lại từ đầu | Chỉnh file CAD và in lại |
| Lưu trữ | Cần lưu khuôn thạch cao | Lưu file kỹ thuật số |
| Vệ sinh quy trình | Có bụi thạch cao, nhiều công đoạn thủ công | Sạch hơn, ít vật liệu thừa |
| Chi phí theo thời gian | Cao do phụ thuộc nhiều vào nhân công | Tối ưu hơn khi sản xuất ổn định |
| Khả năng tái tạo | Dễ biến thiên theo người làm | Nhất quán hơn nhờ quy trình số hóa |
Từ góc nhìn vận hành, in 3D không chỉ giúp rút ngắn thời gian giao đế. Công nghệ này còn giúp phòng khám chuẩn hóa quy trình, giảm phụ thuộc vào tay nghề thủ công và nâng cao trải nghiệm cho bệnh nhân.
10. Vinnotek: Giải Pháp Raise3D Cho In 3D Đế Giày Chỉnh Hình Tại Việt Nam
Vinnotek là đơn vị phân phối chính thức Raise3D tại Việt Nam, cung cấp giải pháp in 3D đế giày chỉnh hình y tế cho phòng khám chỉnh hình, bệnh viện phục hồi chức năng, trung tâm orthotics và đơn vị sản xuất insole tùy chỉnh.
Với ứng dụng đế chỉnh hình, Vinnotek cung cấp:
- Raise3D E2 với IDEX mirror mode và duplication mode cho sản xuất đế theo cặp
- Raise3D Pro3 cho workflow in 3D chuyên nghiệp và ổn định
- TPU 90A và TPU 95A cho ứng dụng đế chỉnh hình
- Hỗ trợ thiết lập thông số in TPU
- Tư vấn tích hợp scan 3D, thiết kế CAD và in 3D
- Kỹ thuật viên hỗ trợ tại Việt Nam
Đối với phòng khám hoặc đơn vị sản xuất đang muốn chuyển đổi từ quy trình thạch cao sang quy trình kỹ thuật số, Vinnotek có thể hỗ trợ từ giai đoạn chọn máy, chọn vật liệu, tối ưu thông số in đến in thử mẫu thực tế.
Tư vấn workflow in 3D orthopedic insole cho phòng khám của bạn: miễn phí
In thử sample TPU 90A và TPU 95A để đánh giá độ êm, độ vừa và khả năng nâng đỡ
Nhận tư vấn triển khai quy trình từ scan bàn chân đến đế hoàn chỉnh trong 24 đến 48 giờ
Kết Luận
In 3D đế giày chỉnh hình y tế bằng TPU trên Raise3D đang mở ra một hướng tiếp cận hiệu quả hơn cho các phòng khám chỉnh hình và đơn vị sản xuất insole tùy chỉnh.
So với phương pháp thạch cao truyền thống, quy trình in 3D giúp rút ngắn thời gian từ 5 đến 14 ngày xuống còn 24 đến 48 giờ. Dữ liệu bàn chân được số hóa, thiết kế có thể chỉnh sửa nhanh và đế có thể được tùy chỉnh theo từng vùng chịu lực của bệnh nhân.
Các case study và nghiên cứu thực tế cho thấy Raise3D E2, Raise3D Pro2 và vật liệu TPU có thể đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau trong sản xuất đế chỉnh hình, từ đế êm giảm áp lực đến đế có vùng độ cứng thay đổi cho chỉ định lâm sàng phức tạp hơn.
Với hệ máy Raise3D E2, Raise3D Pro3 và vật liệu TPU, Vinnotek là đối tác phù hợp cho các phòng khám chỉnh hình, bệnh viện phục hồi chức năng và đơn vị sản xuất đế giày chỉnh hình tại Việt Nam muốn triển khai quy trình in 3D một cách bài bản, ổn định và có khả năng mở rộng.
