اسکن سه بعدی کف پا یک فرآیند دقیق است که شامل ثبت هندسه و خطوط دقیق سطح پایین پا است. سپس از این داده ها برای کاربردهای مختلف مانند ایجاد ارتزهای سفارشی، طراحی کفش های ارگونومیک و تجزیه و تحلیل سلامت پا استفاده می شود.
در هسته خود، اسکن سه بعدی شامل گرفتن داده های مکانی برای ایجاد یک نمایش دیجیتالی سه بعدی از یک شی است. فناوری های اولیه مورد استفاده در اسکن سه بعدی شامل اسکن لیزری، اسکن نور ساختاریافته و فتوگرامتری است.
اسکن لیزری: در این روش از پرتو لیزر برای اندازه گیری فاصله بین اسکنر و سطح پا استفاده می شود. اسکنر لیزری ساطع می‌کند که روی پا می‌چرخد و نور منعکس شده توسط حسگرها گرفته می‌شود. مدت زمانی که طول می کشد تا نور به سنسور بازگردد به اسکنر اجازه می دهد تا فاصله دقیق تا هر نقطه از سطح پا را محاسبه کند.
اسکن نور ساختاریافته: در این روش، الگویی از نور (اغلب یک شبکه یا یک سری خطوط موازی) روی پا پخش می شود. اعوجاج در الگو، همانطور که توسط دوربین ها مشاهده می شود، برای بازسازی شکل سه بعدی پا استفاده می شود. این تکنیک به دلیل دقت و سرعت بالا شناخته شده است.
فتوگرامتری: این تکنیک شامل گرفتن چندین عکس از پا از زوایای مختلف است. سپس نرم افزار پیشرفته این تصاویر را به هم می چسباند تا یک مدل سه بعدی دقیق ایجاد کند. در حالی که دقت کمتری نسبت به لیزر یا اسکن نور ساختار یافته دارد، فتوگرامتری هنوز هم می تواند مدل های بسیار دقیقی تولید کند و اغلب در دسترس تر و مقرون به صرفه تر است.
بیشتر بخوانید : ناهنجاریهای پا
فرآیند اسکن سه بعدی کف پا
آماده سازی: محیط پا و اسکن باید برای اطمینان از ضبط دقیق داده ها آماده شود. پا اغلب تمیز می شود و گاهی اوقات با نقاط مرجع برای کمک به تراز شدن علامت گذاری می شود. ناحیه اسکن باید به خوبی روشن و عاری از سطوح بازتابنده باشد که ممکن است در فرآیند اسکن اختلال ایجاد کند.
موقعیت یابی: سوژه (فردی که پایش اسکن می شود) باید به درستی قرار گیرد. برای اسکن پا، پا معمولاً روی یک پلت فرم شفاف یا در یک چارچوب خاص قرار می گیرد تا موقعیت ثابتی داشته باشد. بسته به نوع اسکن و کاربرد خاص، فرد ممکن است نشسته یا ایستاده باشد.
اسکن: اسکنر فعال می شود و پا اسکن می شود. بسته به فناوری مورد استفاده، این می تواند از چند ثانیه تا چند دقیقه طول بکشد. این اسکنر نقاط داده متعددی (اغلب میلیون ها) را که هندسه سطح پا را توصیف می کند، می گیرد.
پردازش داده ها: داده های خام از اسکنر با استفاده از نرم افزارهای تخصصی پردازش می شوند. این نرم افزار هرگونه نویز یا خطا در داده ها را پاک می کند و یک مدل سه بعدی از کف پا می سازد. مدل را می توان در رایانه مشاهده، دستکاری و تجزیه و تحلیل کرد.
کاربرد: مدل سه بعدی را می توان برای اهداف مختلف استفاده کرد. می توان آن را برای مطالعات بیومکانیکی تجزیه و تحلیل کرد، برای ایجاد کفش های سفارشی استفاده کرد، یا برای مطالعه بیشتر در محیط های مجازی ادغام کرد.
بیشتر بخوانید : کفش طبی دیابتی
کاربردهای اسکن سه بعدی پا
1. ارتوز و کفی های سفارشی
یکی از مهمترین کاربردهای اسکن سه بعدی پا در ایجاد ارتز و کفی های سفارشی است. روش های سنتی ساخت ارتز اغلب شامل گچ گیری یا قالب گیری فوم است که می تواند زمان بر و دقیق تر باشد. اسکن سه بعدی یک جایگزین دیجیتالی و بسیار دقیق است.
سفارشی سازی: مدل سه بعدی دقیق امکان ایجاد ارتزهایی را فراهم می کند که کاملاً با خطوط منحصر به فرد پای فرد مطابقت داشته باشد و پشتیبانی و راحتی بهتری ارائه دهد.
کارایی: ماهیت دیجیتالی این فرآیند باعث می‌شود زمان‌های چرخشی سریع‌تر انجام شود، زیرا مدل سه‌بعدی را می‌توان مستقیماً به یک دستگاه CNC یا چاپگر سه بعدی برای ساخت ارسال کرد.
تنظیمات: تنظیمات طراحی را می توان به سرعت و به راحتی در نرم افزار بدون نیاز به ایجاد مدل های فیزیکی جدید انجام داد.
2. طراحی و ساخت کفش
شرکت‌های تولید کفش از اسکن سه بعدی برای طراحی کفش‌هایی استفاده می‌کنند که مناسب‌تر با پای انسان باشد. این امر به ویژه برای کفش های پرفورمنس مهم است، جایی که تناسب و راحتی می تواند عملکرد ورزشی را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد.
Precision Fit: کفش‌ها را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که با ابعاد و شکل خاص پای فرد متناسب باشد و خطر ایجاد تاول، نقاط فشار و سایر ناراحتی‌ها را کاهش دهد.
سفارشی‌سازی انبوه: در حالی که تولید کفش سنتی به اندازه‌های استاندارد متکی است، اسکن سه بعدی امکان سفارشی‌سازی انبوه را در جایی که کفش‌ها بر اساس اسکن‌های فردی تولید می‌شوند را امکان‌پذیر می‌سازد و برای هر مشتری مناسب است.
نمونه سازی سریع: مدل های سه بعدی را می توان برای ایجاد سریع نمونه های اولیه استفاده کرد.
دیگر موارد کاربرد
3. تجزیه و تحلیل بیومکانیکی
بیومکانیک مطالعه جنبه های مکانیکی موجودات زنده است. اسکن سه بعدی پا در این زمینه برای درک نحوه تعامل پا با زمین در حین حرکت بسیار ارزشمند است.
تجزیه و تحلیل راه رفتن: اسکن سه بعدی کف پا به محققان این امکان را می دهد تا نحوه حرکت و تحمل وزن قسمت های مختلف پا را در حین راه رفتن یا دویدن بررسی کنند.
پیشگیری از آسیب: با تجزیه و تحلیل بیومکانیک پا، متخصصان می توانند مسائل بالقوه ای را که ممکن است منجر به صدمات مانند پروناسیون یا خوابیدن بیش از حد پا شود را شناسایی کرده و اقدامات اصلاحی را توصیه کنند.
افزایش عملکرد: ورزشکاران می توانند از بینش های بیومکانیکی دقیقی بهره مند شوند که به بهینه سازی الگوهای حرکتی آنها برای عملکرد بهتر کمک می کند.
4. تشخیص و درمان پزشکی
در زمینه پزشکی، اسکن سه بعدی پا برای تشخیص و درمان بیماری های مختلف مرتبط با پا استفاده می شود.
مراقبت از دیابت: افراد مبتلا به دیابت مستعد ابتلا به زخم پا و سایر عوارض هستند. اسکن سه بعدی می تواند به نظارت بر وضعیت پا، تشخیص زودهنگام تغییرات و طراحی کفش های محافظ یا ارتز کمک کند.
مدیریت آرتریت: ارتزها و کفش‌های سفارشی که بر اساس اسکن های سه بعدی طراحی شده‌اند، می‌توانند به کاهش درد و بهبود تحرک افراد مبتلا به آرتروز کمک کنند.
