Wydruki 3D związane z protetyką ortopedyczną i nie tylko - najciekawsze projekty w 2021 roku

Wydruki 3D związane z protetyką ortopedyczną i nie tylko  - najciekawsze projekty w 2021 roku

Dzięki protezom drukowanym w 3D, życie wielu osób może zmienić się na lepsze. Zapoznaj się z naszym artykułem, aby poznać najbardziej obiecujące projekty!

Potęga druku 3D

Dzięki drukowaniu 3D możesz uczynić życie bardziej równym dla wszystkich
(źródło: Exoneo via Facebook )

Według Amputee Coalition, w samych Stanach Zjednoczonych prawie dwa miliony ludzi boryka się z problemami na skutek utraty kończyn. Każdego roku w Stanach Zjednoczonych dochodzi do około 185 000 amputacji z różnych przyczyn, od chorób naczyniowych, po urazy. Co więcej, protezy mogą kosztować od 5000 do 50 000 USD i mogą stać się jeszcze droższe, jeśli weźmie się pod uwagę, że są najlepsze wtedy, gdy są dopasowane na zamówienie, przez co produkcja jest wolna i kosztowna. To tutaj druk 3D okazał się niesamowitą alternatywą dla produkcji protez, dając niedrogą technikę produkcji, która może współpracować z wieloma różnymi materiałami i zapewnia łatwe dostosowanie.

W dzisiejszych czasach wiele firm stawia na protezy drukowane w 3D i pracuje nad udostępnieniem ich każdemu, kto ich potrzebuje. Obecnie desktopowe drukarki 3D są znacznie tańsze, niż tradycyjne protezy kończyny. Dostępne są także projekty protez DIY, które możesz samodzielnie wydrukować.

W tym artykule przedstawimy Ci najbardziej obiecujące projekty protez, drukowanych w 3D. 

Kategoria: Nogi

Amputacje przynoszą poważne zmiany w życiu człowieka, a proces ten może być trudnym przejściem. Dzięki nowoczesnym protezom, niektórzy mogą odzyskać mobilność i swobodę ruchów.

Istnieją protezy przeznaczone dla osób po amputacji poniżej kolana i amputacji udowych, przy czym ta pierwsza jest najbardziej rozwinięta pod względem druku 3D. Istnieją nawet protezy, które są wyposażone w mikroprocesory, aby poprawić mobilność!

Osłony protetyczne

Unyq to firma, która stara się nadać protetykom indywidualny i znormalizowany charakter
Unyq to firma, która dąży do spersonalizowania i znormalizowania protetyki (Źródło: Medical Center Orthotics & Prothetics )

Unyq, to pionierska firma zajmująca się protetyką, która rozpoczęła produkcję osłon na protezy nożne

Wykorzystując druk 3D i fotogrametrię do tworzenia niestandardowych osłon protetycznych, Unyq rozpoczął niedawno produkcję lejów protetycznych drukowanych w 3D, które zostaną dodane do ich linii produktów do końca 2021 roku.

Te lekkie i estetyczne nasadki zawierają również czujniki, które rejestrują dane zdrowotne użytkownika. Jako ważny kamień milowy, zostały zatwierdzone zgodnie z  normami ISO.

  • Materiał: poliamid
  • Technologia druku: SLS
  • Zaprojektowany przez: Unyq
  • Koszt: ~$395

Darmowy projekt

Proteza nogi, którą możesz wydrukować w domu
Proteza nogi, którą możesz wydrukować w domu! (Źródło: gilouloup przez Thingiverse )

Ta protetyczna noga wydrukowana w 3D, została opracowana przez Agung Dwi Junianto, nauczyciela z Sepuluh Nopember Institute of Technology w Indonezji, we współpracy z Djoko Kuswanto z M. Biotech. Model można pobrać z Thingiverse.

Wszystkie pliki są dostępne w formacie STL plus STEP w celu dostosowania. Zaleca się drukowanie części z ABS. Oprócz tego będziesz potrzebował części aluminiowych do uzupełnienia protezy.

Ten projekt ma sześć wspólnych opublikowanych wydruków i cztery remiksy, z których wszystkie wyglądają na udane. Wiele osób z różnych części świata wykazało chęć udziału w drukowaniu tego projektu i dodało remiksy o niestandardowych rozmiarach dla siebie lub innych osób.

Kategoria: Stopy

Najczęstszym zastosowaniem protezy stopy, jest umożliwienie noszącemu chodzenia. Jednak są też osoby, które nie mogą chodzić, ale ze względów estetycznych nadal mają protezy stóp. 

Wyzwaniem dla druku 3D jest osiągnięcie tego samego poziomu komfortu i mobilności, jaki jest możliwy w przypadku tradycyjnych materiałów, takich jak pianka neoprenowa lub uretanowa.

Upya

Miej lepsze wrażenia z chodzenia z Upya
Lepsze wrażenia z chodzenia z Upya (Źródło: Designboom )

Upya, co w języku suahili oznacza „nowy początek”, to drukowana w 3D protetyczna stopa, której celem jest zwiększenie dostępności protetyki w krajach trzeciego świata. Części są dostosowane do każdego użytkownika, a także łatwe i szybkie w montażu.

Ten model wykorzystuje biomimikrę, aby uzyskać wrażenie chodzenia bliższe rzeczywistości. Jego forma ma naśladować rzeczywistą anatomię kostki, pięty i palców i wykorzystuje system amortyzujący sprężyn do symulacji ścięgien ludzkiej stopy. Ludzie, którzy przeprowadzili testy, szczęśliwie twierdzą, że od utraty stopy, jest to najbliższe im wcześniejszego chodzenia.

  • Materiały: Włókno szklane, wzmocniony poliamid, poliuretan spieniony, aluminium
  • Technologia druku: SLS
  • Zaprojektowany przez: Exoneo
  • Koszt: Kontakt w celu wyceny 

Proteza w przystępnej cenie

Wydrukowanie pierwszego prototypu zajęło 24 godziny
Wydrukowanie pierwszego prototypu zajęło 24 godziny (źródło: Jonathan Yap & Gianni Renda via Design4Health )

Ten model pochodzi z akademickiego badania protez Jonathana Yapa i Gianniego Rendy na Uniwersytecie Technologicznym Swinburne w Melbourne w Australii. Badania koncentrują się na potencjale druku 3D w protetyce, wykorzystując studium przypadku stopy protetycznej zaprojektowanej i wyprodukowanej przez naukowców.

Prototypowanie zostało wykonane za pomocą drukarki 3D Makerbot Replicator 2, która jest desktopową drukarką 3D. Zespołowi badaczy udało się wykazać, że wydrukowana w 3D proteza o wartości około 11 USD, ma nawet lepszą wydajność niż najpopularniejsza proteza typu SACH.

 

Kategoria: Ramiona

Protetyczne ramiona odnoszą się do kombinacji ramienia, przedramienia i dłoni lub protetyki przedramienia i dłoni dla osób, które straciły całość lub część ramienia. Istnieje wiele typów i są to jedne z bardziej złożonych protez, ze względu na wymaganą precyzję ruchu. W związku z tym przed ich rozwojem i udoskonalaniem jest jeszcze długa droga.

Według Arm Dynamics istnieją trzy główne typy protez ramienia: pasywne, poruszane ruchem naszego ciała i mioelektryczne kończyny górnej. Bierne protezy ramienia są wykonane z silikonu i pomalowane na kolor skóry użytkownika. Są one dostępne tylko w jednej pozycji lub z przegubami, które użytkownik może dostosować drugą ręką, aby umożliwić różne ustalone pozycje.

Protezy poruszane ruchem naszego ciała, mają określoną geometrię w zależności od ich zastosowania (na przykład chwytanie, wskazywanie lub pchanie). Często są one wykonane z aluminium, tytanu lub stali. Protezy mioelektryczne kończyny górnej, wykorzystują sygnały elektryczne z mięśnia kikuta do wysyłania instrukcji do protezy ramienia i ręki, aby uzyskać funkcjonalny ruch.

Spośród wymienionych wcześniej typów, proteza mioelektryczna jest tą, której druk 3D pomógł znacznie się rozwinąć i udostępnić wszystkim tym, którzy jej potrzebują.

Proteza bohatera

Jak powiedział Mark Hamill,
Jak powiedział Mark Hamill: „Twoja różnica kończyn, to twoja własna supermoc!” (Źródło: Open Bionics )

Hero Arm to „pierwsze na świecie, klinicznie zatwierdzone drukowane w 3D  bioniczne ramię, z funkcją multi-grip i z możliwością dopasowania jego estetyki”. 

Dostępne w różnych wzorach, inspirowanych Iron ManemStar Wars i Frozen –  wymieniamy tylko kilka z możliwości, te ramiona mogą dać pewność siebie i pokazać osobowość noszącego. Co więcej, mają wiele funkcji, takich jak chwytanie, szczypanie, przybicie piątki i kciuk w górę.

Jeśli chcesz przeczytać inspirujące historie o użytkownikach Hero Arm, zajrzyj na ich stronę Bionic Squad!

  • Materiał: Nylon 12 (wcześniej PLA)
  • Technologia druku: SLS (wcześniej FDM)
  • Zaprojektowany przez: Open Bionics
  • Koszt: 280-820 USD

Zainspirowane grą

Bądź swoim własnym mistrzem z ramionami inspirowanymi Halo
(Źródło: 343 Industries )

Limbitless, to firma, która tworzy bioniczne ramiona dla dzieci po utracie kończyny górnej. We współpracy z 343 Industries, twórcami gry wideo Halo, stworzyli Halo Sleeves w 2019 roku.

Jest ono dostępne w dwóch iteracjach opartych na postaciach z gry. Jest w pełni funkcjonalne i potrafi chwytać przedmioty oraz wykonywać wiele gestów. Zwróć uwagę na to, że ramię Halo jest dopasowane do osób po amputacji łokcia, ponieważ zapewnia większy dostęp do nerwów kontrolujących ruch ręki.

 

Ramię UnLimbited

Isabella otrzymała swoje nieograniczone ramię w 2019 roku
(Źródło: Team Unlimbited )

Unlimbited Arm od zespołu Unlimbited ma za zadanie zwiększyć dostępność protez dla dzieci po utracie kończyn górnych.

Zasadniczo jest to łącznik ramienia dla dzieci, które straciły rękę lub przedramię. Możesz również przymocować protezę ręki do ramienia, ponieważ te ramiona są szczególnie kompatybilne z dłonią Phoenix firmy E-Nable. Dzięki drukowaniu 3D mogą być również zabawne dla dzieci, które ich potrzebują, ponieważ są dostępne w wielu kolorach i można je w dużym stopniu dostosować.

  • Materiały: ABS, PLA, nylon
  • Technologia druku: FDM
  • Zaprojektowany przez: Team Unlimbited
  • Koszt: Pliki są bezpłatne, produkcja to ~ 30 USD
 

Kategoria: Ręce

Ręce protetyczne koncentrują się na rozwijaniu ruchomych palców. Dłonie protetyczne to coś więcej niż tylko możliwość chwytania, to złożone urządzenia, które muszą być lekkie, funkcjonalne i trwałe.

Najpopularniejszym materiałem na protezy dłoni jest tworzywo sztuczne, tradycyjnie uzyskiwane metodą formowania wtryskowego, ponieważ gwarantuje spełnienie wszystkich wcześniejszych wymagań. Teraz druk 3D pojawia się jako alternatywa.

Cyborg Beast

Cyborg Beast to projekt przeznaczony do druku 3D z PLA i ABS, zaprojektowany przy użyciu Blendera. Zestaw Cyborg Beast jest dostępny na E-Nable i jest jednym z ich najpopularniejszych projektów.

Ręka została opracowana przez 3D Universe, możesz kupić zestaw materiałów i złożyć go zgodnie ze szczegółowymi instrukcjami. Dzięki drukowaniu 3D, Cyborg Beast można dostosować; ręka może zostać wydrukowana od 100% do 160% rozmiaru pliku.

  • Materiały: PLA, ABS
  • Technologia druku:  FDM
  • Zaprojektowany przez: 3D Universe
  • Koszt:  Pliki są bezpłatne, zestaw materiałów to ~ 35 USD
 

Kinetyczna proteza

Ta proteza została stworzona przez Mata Bowtella i jego zespół z Free 3D Hands, którzy są częścią społeczności E-Nable. Projekt jest rozwijany od 2017 roku i od tego czasu przeszedł wiele zmian i ulepszeń.

To zasilane  ciała urządzenie, przeznzaczone jest do użytku przez osoby z funkcjonującymi nadgarstkami. Najnowsza wersja jest całkowicie darmowa i dostępna do pobrania na Thingiverse

Należy zauważyć, że ta ręka nie jest zaprojektowana do wykonywania ciężkich czynności; powinna być używana tylko do lekkich zadań, takich jak podnoszenie i przenoszenie małych przedmiotów. Do jej zalet możemy zaliczyć cichą pracę, elastyczne zawiasy i częściową funkcję kciuka.

Kategoria: inne

Świat medycyny ortopedycznej i rekonstrukcyjnej jest ogromny, tym bardziej w połączeniu z możliwościami nowoczesnej inżynierii i produkcji. Oto kilka obiecujących inicjatyw i projektów w zakresie protetyki drukowanej w 3D, wykraczających poza standardowe protezy rąk i nóg.

Egzoszkielet

Ten egzoszkielet zmienił już życie 15 dzieci
Ten egzoszkielet zmienił już życie 15 dzieci (źródło: stratasysfdm via YouTube )

Proteza ta nosi nazwę WREX, co oznacza „Robotic Exoskeleton ” z Wilmington. Zaprojektowany, aby pomóc dzieciom z niedorozwiniętymi mięśniami odzyskać mobilność, kiedyś był dostępny tylko jako dodatek do wózków inwalidzkich. Teraz drukowanie 3D sprawiło, że jest to samodzielna opcja, którą łatwiej jest rozwijać, ulepszać i dostosowywać.

Jedną z zalet drukowania 3D jest to, że proteza stała się lżejsza; pacjentom ze zdrowymi nogami łatwiej jest stać. Dodatkowo, ponieważ składa się z wydrukowanych w 3D części, śrub, opasek i metalowych prętów, model można szybko zmienić i wydrukować ponownie, gdy dziecko rośnie.

  • Materiał: ABS
  • Technologia druku: FDM
  • Zaprojektowany przez: Jaeco Orthopedic
  • Koszt:  nie określono

Knick finger

Ten funkcjonalny palec powinien dawać łatwy odcisk
 (źródło: Julmik przez Thingiverse )

Palce protetyczne przeznaczone są dla osób, które utraciły jeden lub więcej palców, częściowo lub całkowicie, ale nadal posiadają dłoń. Podobnie jak ramiona, protezy palców są często wykonane z silikonu ze względów kosmetycznych (materiał pozwala na bardzo realistyczne wykończenie).

Knick Finger jest wciąż w fazie rozwoju. Druk 3D obniża koszty produkcji i pozwala na uzyskanie bardziej szczegółowych i skomplikowanych geometrii, które są trudne do osiągnięcia przy tradycyjnej produkcji (jak formowanie wtryskowe).

Knick Finger, dostępny za pośrednictwem E-Nable, został zaprojektowany przez Nicka Brookinsa i można go pobrać ze strony Thingiverse. Model jest uproszczony, ale skuteczny i został zaprojektowany z myślą o osobach, którym brakuje dwóch segmentów palców, chociaż można go dostosować także dla osób, którym brakuje tylko jednego (jest prawie 800 remiksów). Możesz również dopasować rozmiar do użytkownika. W tym celu dostępny jest przewodnik po pomiarach, szczegółowe instrukcje, a nawet film, który Ci pomoże.

W zależności od drukowanego elementu, będziesz potrzebował użyć twardszego materiału, takiego jak PLA lub elastycznego filamentu, takiego jak Ninjaflex. Będziesz potrzebował również elementów niedrukowalnych, w tym żyłki wędkarskiej i elastycznego sznurka.

  • Materiały: PLA, TPU (Ninjaflex)
  • Technologia druku: FDM
  • Zaprojektowany przez: Nick Brookins
  • Koszt:  bezpłatnie
 

Orteza stawu kolanowego

Pomóż odzyskać ruchomość kolana dzięki drukowanemu w 3D egzoszkieletowi
(Źródło: Intamsys )

Kolano jest największym stawem w ciele człowieka, charakteryzującym się największym zużyciem i najkrótszą oczekiwaną żywotnością. Ta pionierska orteza stawu kolanowego, zwana BioNeek , jest ultralekkim egzoszkieletem, który pomaga utrzymać ciężar kolana u każdego, kto ma problemy zdrowotne związane z tym stawem.

Został opracowany przez chińską firmę Sichuan Ju An Hui Co. Ltd i wydrukowany w 3D przy użyciu PEEK, popularnego filamentu w medycynie ze względu na swoje wyjątkowe właściwości. Orteza została zaprojektowana tak, aby absorbować uderzenia, zapobiegać przeprostowi kolana i jest wyściełana od wewnątrz, aby zapewnić komfort.

 

Proteza twarzy

Denise Vincent po otrzymaniu nowej protezy
(źródło: BBC News )

Brazylijka, która przeżyła raka, Denise Vicentin, otrzymała przeszczep twarzy z protezy twarzy wykonanej za pomocą druku 3D. Wszystkie szczegóły tej najnowocześniejszej technologii, można znaleźć w artykule opublikowanym w Journal of Otolaryngology . Technika ta była rozwijana od 2016 roku, a ostatecznie pod koniec 2019 roku naukowcy mogli ją wypróbować na pani Vicentin, która straciła prawe oko i część szczęki z powodu raka.

Proces polega na zeskanowaniu twarzy pacjenta różnymi metodami fotogrametrii dostępnymi na smartfonie. Następnie, po wielu testach i operacjach przygotowujących twarz do protezy, ostateczna proteza została wydrukowana w ciągu 12 godzin i pomalowana tak, aby pasowała do skóry Denise.

To udane badanie skłoniło naukowców do rozważenia możliwości otwarcia specjalistycznego laboratorium do rehabilitacji twarzy za pomocą druku 3D.

  • Materiał: poliamid Duraform C15
  • Technologia druku: SLS
  • Zaprojektowany przez: Paulista University
  • Koszt:  nie określono

Źródło głównego zdjęcia: Open Bionics

Licencja: Tekst „The Most Common 3D Printed Prosthetics in 2021” autorstwa All3DP jest objęty licencją na podstawie międzynarodowej licencji Creative Commons Attribution 4.0.

Źródło: All3DP