3D-печать и углепластик делают протезы прочнее и удобнее
Ученые Пермского политехнического университета разработали инновационный метод изготовления протезов, который делает их надежнее и долговечнее. Технология «интеллектуального армирования» позволяет локально усиливать самые нагруженные участки протезной гильзы с помощью углепластика. Это предотвращает поломки и делает протез более комфортным для пациентов.
«Цифровой скелет» гильзы
Главный элемент любого протеза – гильза. Она соединяет искусственную конечность с телом и принимает на себя весь вес и ударные нагрузки. Изготовленные традиционным методом гильзы неравномерно распределяют давление, и это вызывает боль у пациента. К тому же гильза быстро изнашивается. Разработка российских ученых решает эти проблемы с помощью цифровых технологий.
Суть метода заключается в создании индивидуального «цифрового скелета» для каждой гильзы. На основе 3D-скана культи пациента специальная программа строит виртуальную модель и рассчитывает, какие именно зоны испытывают максимальное напряжение при ходьбе. В процессе 3D-печати из нейлона в эти критические точки автоматически встраиваются тонкие, но очень прочные углепластиковые нити.
Усиление конструкции в самых слабых местах
«Они сочетают уникальные свойства – невероятно прочные и жесткие, но при этом очень легкие. Нить диаметром всего 0,3 миллиметра выдерживает огромную нагрузку. Это позволяет точечно усиливать конструкцию в самых слабых местах, не утяжеляя ее и сохраняя идеальное прилегание к телу», – пояснила IT RUSSIA младший научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» вуза Дарья Долгих.
Карбоновый каркас берет на себя основное механическое напряжение и защищает основной материал. Компьютерное моделирование показало, что технология снижает опасную нагрузку на пластик более чем на 40%. Это существенно продлевает срок службы изделия.
«Наш метод позволяет гибко настраивать параметры усиления – количество нитей, шаг между ними, глубину залегания. Мы создаем для каждой гильзы индивидуальную систему защиты от перегрузок», – отметил заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук Михаил Ташкинов.
Разработка уже готова к внедрению в производство. Она позволит создавать более безопасные и надежные протезы для людей с ампутациями как в России, так и во всём мире.