3D 打印定制插座的主要功能是作为精确的接口，将足部样本的近端牢固地固定在测试机的加载轴上。通过采用与样本特定解剖几何形状相匹配的分体式模具设计，它有助于将轴向载荷精确地传递到关节，同时消除运动伪影。
核心要点 生物力学测试要求机器与生物样本之间具有绝对的刚性。3D 打印定制插座通过创建“完美贴合”的接口来解决不规则解剖结构的问题，确保测量数据反映真实的生理反应，而不是机械滑动或设置错误。
确保实验完整性
解剖固定挑战
生物样本，特别是足部和踝关节，具有高度不规则的几何形状。标准的机械夹具通常无法牢固地夹持这些复杂的形状，导致测试期间不稳定。
定制贴合解决方案
3D 打印插座通过具有定制形状并针对特定样本进行调整来解决此问题。这种设计确保与近端足部的解剖结构完美贴合，从而在生物体和硬件之间形成无缝锁定。
精确的载荷传递
固定装置的最终目标是精确稳定的载荷传递。由于插座完全贴合样本，因此在轴向加载过程中，力会有效地通过足部和踝关节传递，而不是因连接松动而消散。
稳定性机制
分体式模具设计
为了有效地固定样本，插座采用了分体式模具设计。这可能允许研究人员在将足部近端不规则部分安装到加载轴上之前，将其牢固地包裹起来，确保紧密、全面的抓握。
防止机械滑动
生物力学中的一个主要误差来源是机械滑动。如果在加载过程中样本在固定装置内移动，则所得数据将受到损害。定制插座通过机械锁定足部几何形状来消除此风险。
避免常见陷阱
非生理偏差风险
如果固定装置与样本轴不对齐，则可能引入非生理偏差。这意味着足部可能会以非自然的方式扭曲或弯曲，从而使测试结果无效。
“完美贴合”的必要性
此方法的有效性完全取决于定制形状的准确性。插座与解剖结构之间的任何间隙都可能重新引入不稳定性，从而抵消 3D 打印方法的优势。
为您的实验做出正确选择
为确保您的生物力学数据有效且可重复，请根据您的实验目标考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是数据准确性：优先创建经过验证的“完美贴合”插座，以消除结果中的机械滑动伪影。
- 如果您的主要关注点是载荷施加：确保分体式模具设计足够坚固，能够处理您的协议所需的特定轴向加载力，而不会变形。
定制您的固定方法是连接刚性工程工具和有机生物结构之间差距的最可靠方法。
摘要表：
| 特征 | 在生物力学测试中的功能 | 对研究人员的好处 |
|---|---|---|
| 分体式模具设计 | 牢固地包裹不规则的近端解剖结构 | 防止样本移位 |
| 定制几何形状 | 匹配特定的解剖轮廓 | 消除非生理偏差 |
| 刚性接口 | 将样本固定到机器加载轴上 | 确保准确的数据传输 |
| 3D 打印精度 | 创建“完美贴合”接口 | 最大限度地减少机械伪影 |
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参考文献
- Takuo Negishi, Naomichi Ogihara. Three-Dimensional Innate Mobility of the Human Foot on Coronally-Wedged Surfaces Using a Biplane X-Ray Fluoroscopy. DOI: 10.3389/fbioe.2022.800572
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