Spersonalizowane ortezy z drukarki 3D zapewniające komfort cieplny pacjentom

1

Właściwe dopasowanie ortezy do indywidualnych potrzeb pacjenta jest warunkowane przez szereg czynników – prawidłowy proces tworzenia rozpoczyna określenie typu schorzenia, następnie według obowiązujących kryteriów tworzony jest aparat ortopedyczny o właściwej dla danego przypadku geometrii. Głównym zadaniem ortezy jest oczywiście zapewnienie odpowiedniego stopnia stabilizacji stawów czy mięśni, jednak specjaliści nadal prowadzą badania nad sprawieniem, by ich użytkowanie nie było kojarzone z jakimkolwiek dyskomfortem.

Niemały udział w optymalizacji formy obecnie stosowanych ortez ma inżynieria odwrotna oraz technologie addytywne, pozwalająca na dostosowanie kształtu do anatomii pacjenta, co przekłada się jednocześnie na bardziej wymierne efekty rehabilitacji. Niesamowicie istotnym, jednak często pomijanym aspektem w trakcie tworzenia ortez jest zapewnienie tzw. komfortu termicznego, nie dopuszczając do przegrzania czy wyziębienia ciała pod stabilizatorem.

Właściwie opracowany system chłodzenia wiąże się z niwelowaniem uczucia dyskomfortu pacjenta, powodowanego podrażnieniami czy przegrzaniem, będącym skutkiem zbyt szczelnej konstrukcji ortezy. Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Delft we współpracy z Boston University zoptymalizowali system drukowania przestrzennego form do odlewów aparatów ortopedycznych tak, aby umożliwić prawidłowe krążenie powietrza przy zachowaniu wszelkich właściwości mechanicznych konstrukcji.

Konstrukcja jest uzależniona od indywidualnej wrażliwości skóry pacjenta na zmiany temperatury, która określana jest na podstawie obrazowania kamerą termowizyjną (cały proces zbierania danych przypomina skanowanie 3D). Wytworzenie mapy temperatur konkretnej części ciała daje inżynierom jednoznaczną informację, który fragment jest narażony na przegrzewanie i wymaga zastosowania specjalnego systemu cyrkulacji powietrza. Ażurowa geometria, często stosowana w przypadku tworzenia stabilizatorów, podlega modyfikacjom na poziomie doboru kształtów oraz wielkości otworów siatki ortezy.

Analiza przepływów przygotowanego modelu ortezy

Zmiana wymiarów otworów w konstrukcji ortezy może wiązać się z osłabieniem wytrzymałości mechanicznej, dlatego inżynierowie skupili się również na zwiększeniu grubości ścianek, tam gdzie jest to wymagane, tak aby zapewnić niezbędne wsparcie oraz ochronę. Formy do odlewów prototypów ortez są obecnie wykonane w technologii FDM z wykorzystaniem drukarki desktopowej Ultimaker 2.

Uzyskany tym sposobem odlew z materiału, wyróżniającego się nie tylko niską wagą ale również odpowiednimi właściwościami wytrzymałościowymi jest całkowicie zoptymalizowany pod kątem komfortu skóry indywidualnego pacjenta. Dodatkowo, w przeciwieństwie do klasycznych opatrunków gipsowych, orteza jest całkowicie wodoodporna – nie wymaga więc specjalnego zabezpieczania struktury np. podczas korzystania z prysznica.

Kształt dopasowany do anatomii pacjenta, dający gwarancję właściwej stabilizacji tkanek w połączeniu z optymalną cyrkulacją powietrza nie tylko przekłada się na komfort pacjenta, ale wpływa również na szybkość gojenia się ran. Jak na razie, urządzenie jest w fazie prototypowania – twórcy planują niebawem rozpocząć testy kliniczne.

Źródło: 3ders.org

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.

  • Paweł

    Ile czasu zajmuje wykonanie takiej ortezy? Czy czas oczekiwania pacjenta np. w przypadku złamania, nie będzie zbyt długi?