Con el crecimiento de la impresión 3D, es completamente posible imprimir en 3D su propia prótesis a partir de modelos que se encuentran en bases de datos de código abierto.
Pero esos modelos carecen de interfaces de usuario electrónicas personalizadas como las que se encuentran en prótesis costosas y de última generación.
Ahora, un profesor de Virginia Tech y su equipo interdisciplinario de estudiantes universitarios de investigación han incursionado en la integración de sensores electrónicos con prótesis personalizadas impresas en 3D, un desarrollo que algún día podría conducir a prótesis eléctricas más asequibles.
Esta investigación recientemente publicada del laboratorio de Blake Johnson, profesor asistente de Virginia Tech en ingeniería industrial y de sistemas, dio un paso adelante para mejorar las funcionalidades de los sistemas portátiles personalizados impresos en 3D.
Al integrar sensores electrónicos en la intersección entre una prótesis y el tejido del usuario, los investigadores pueden recopilar información relacionada con la función protésica y la comodidad, como la presión a través del tejido del usuario, que puede ayudar a mejorar las iteraciones adicionales de este tipo de prótesis.
La integración de materiales dentro de las regiones de ajuste de formas de prótesis impresas en 3D a través de una técnica de impresión 3D conforme, en lugar de la integración manual después de la impresión, también podría allanar el camino para oportunidades únicas para igualar la dureza del tejido del usuario y la integración de sensoresen diferentes ubicaciones a través de la interfaz de ajuste de formularios. A diferencia de la impresión 3D tradicional que implica depositar material capa por capa sobre una superficie plana, la impresión 3D conforme permite la deposición de materiales en superficies y objetos curvos.
Según Yuxin Tong, un estudiante graduado de ingeniería industrial y de sistemas y primer autor del estudio publicado, el objetivo final es crear prácticas y procesos de ingeniería que puedan llegar a la mayor cantidad de personas posible, comenzando con un esfuerzo para ayudar a desarrollar una prótesispara un adolescente local
"Afortunadamente, todos los padres podrían seguir la descripción del artículo que publicamos y desarrollar una mano protésica personalizada de bajo costo para su hijo", dijo Tong.
Para desarrollar las prótesis integradas con sensores electrónicos, los investigadores comenzaron con datos de escaneo 3D, que es similar a tomar fotografías en varios ángulos para obtener la forma completa de un objeto, en este caso, un molde de la extremidad del adolescente.
Luego utilizaron datos de escaneo 3D para guiar la integración de los sensores en la cavidad de ajuste de la prótesis usando una técnica de impresión 3D conforme.
El proceso desarrollado por el equipo de investigación se prestará a otras aplicaciones en medicina personalizada y diseño de sistemas portátiles.
"La personalización y modificación de las propiedades y funcionalidades de las interfaces de sistemas portátiles mediante el escaneo 3D y la impresión 3D abre la puerta al diseño y la fabricación de nuevas tecnologías para la asistencia humana y la atención médica, así como al examen de preguntas fundamentales asociadas con la función y la comodidad desistemas portátiles ", dijo Johnson.
La investigación de Johnson sobre las manos protésicas se inspiró cuando supo de la hija de su colega, Josie Fraticelli, de 12 años, que había nacido con el síndrome de la banda amniótica. Mientras estaba en el útero, el desarrollo de su mano se detuvo.las bandas restringieron el flujo sanguíneo y afectaron el desarrollo de la mano derecha, causando una falta de formación más allá de los nudillos.
Johnson utilizó su experiencia en investigación relacionada en la fabricación de aditivos y un equipo de investigadores interdisciplinarios de pregrado para imprimir en 3D la mano biónica de Fraticelli que se convertiría en la base de la investigación ahora publicada.
Mientras trabajaban con Fraticelli, continuaron ajustando el prototipo de prótesis mediante el desarrollo de nuevas técnicas de fabricación aditiva que permitirían un mejor ajuste en la palma de Fraticelli, creando un dispositivo protésico más cómodo y de forma ajustada.
Validaron que la personalización de la prótesis aumentó el contacto entre el tejido de Fraticelli y la prótesis en casi cuatro veces en comparación con los dispositivos no personalizados. Esta mayor área de contacto les ayudó a determinar dónde desplegar los conjuntos de electrodos de detección para probar la distribución de presión, queles ayudó a mejorar aún más el diseño.
Los experimentos de detección se llevaron a cabo utilizando dos prótesis personalizadas con y sin conjuntos de electrodos de detección. Al realizar estos experimentos con Fraticelli, descubrieron que la distribución de presión era diferente cuando relajaba su mano en lugar de sostener su mano en una postura flexionada.
"El desajuste entre la piel suave y la interfaz rígida sigue siendo un problema que reducirá la conformidad", dijo Tong. "Los conjuntos de electrodos de detección pueden abrir otra área nueva para mejorar el diseño protésico desde la perspectiva de distribuir un mejor equilibriode presión "
En general, Fraticelli siente que la nueva prótesis personalizada mejora su nivel de comodidad. Dado que su mano es suave y cambiante en diferentes posturas y el material protésico es rígido y fijo, el nivel de conformidad puede continuar cambiando.
Las prótesis personalizadas aún tienen espacio para mejoras, y el equipo de Johnson continuará investigando y desarrollando nuevas técnicas en la fabricación aditiva para realizar mejoras en los dispositivos biónicos portátiles.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias División de Educación de Pregrado y por el Consejo de Ingenieros Estudiantiles de Virginia Tech; Programa Interdisciplinario de Investigación de Ingeniería de Tejidos Computacionales e Instituto para la Creatividad, las Artes y la Tecnología.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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