Stampa 3D FDM e PLA: fabbricazione di una stecca per dito di maglio
Ricercatori australiani e britannici stanno trovando il modo di migliorare i trattamenti per le lesioni alla mano, illustrando in dettaglio i loro risultati nella ” Splint stampata in 3D specifica del paziente per lesioni del dito del maglio “. L’obiettivo è offrire risultati migliori per i pazienti che potrebbero aver subito un danno al tendine responsabile del raddrizzamento dell’articolazione che si trova alla fine del dito (o del pollice).
Le lesioni alle dita del maglio si verificano più comunemente a causa di un trauma dopo essere stato colpito da un oggetto che piega dolorosamente la punta del dito o del pollice.
Mentre oggi ci sono molti infortuni e malattie che incidono molto più gravemente sulla vita, perdere l’uso di un dito o una mano può essere debilitante in quanto dobbiamo usarli per così tante attività, principalmente sul lavoro. Molti tipi di stecche possono essere scomodi da indossare per il paziente, ma sono anche laboriosi e costosi da realizzare, con conseguente utilizzo di materiale in eccesso durante la produzione.
I processi di stampa 3D e di produzione additiva stanno iniziando a incidere sulla produzione di ortesi, offrendo vantaggi come maggiore convenienza, velocità di produzione e soprattutto personalizzazione totale. L’innovazione in tutto il mondo ha portato a nuovi software e un flusso di lavoro migliorato per la creazione di dispositivi medici come plantari, produzione di plantari più comodi per piedi / caviglie , plantari mioletric e altro ancora.
“Il dito del maglio viene spesso lasciato non trattato dai pazienti a meno che non sia presente una grave limitazione dell’abilità dell’estensore o che vi sia un dolore persistente. Questa lesione, nel caso in cui vi siano carenze funzionali, può ostacolare l’intera mano nelle attività quotidiane di abilità motoria fine “, hanno spiegato gli autori. “Inoltre, questa deformità può sviluppare ulteriori condizioni mediche nel dito e nella mano poiché la sovracompensazione può creare iperestensione dell’articolazione interfalangea prossimale, una deformità del collo del cigno.”
“L’uso efficace di AM può portare a una riduzione delle dimensioni e del peso della stecca rendendola più comoda per l’utente.”
Oggi, le stecche più comuni sono la stecca prefabbricata in pila, la stecca in alluminio dorsale e la stecca in materiale termoplastico personalizzato. Generalmente vengono indossati per 6-8 settimane, ma con le prime due scelte potrebbero esserci problemi di comfort in corso poiché le stecche potrebbero non adattarsi bene causando irritazione della pelle, il paziente potrebbe avvertire ulteriore dolore e la stecca stessa potrebbe rompersi a causa a materiali o fabbricazione inferiori. Molti pazienti non sono soddisfatti delle dimensioni e dello stile delle loro stecche.
“… stecche personalizzate, adattate alle dimensioni esatte del dito di un paziente, hanno la capacità di fornire un trattamento efficace in più casi rispetto agli altri due tipi di stecca”, hanno affermato gli autori.
La stampa 3D FDM è stata scelta nel corso di questo studio quando i ricercatori hanno realizzato dei campioni, rilevando che avrebbero sfruttato la capacità di fabbricare geometrie complesse non precedentemente possibili attraverso tecniche convenzionali nella produzione. Ancora più importante è la capacità di offrire un trattamento specifico per il paziente come mai prima d’ora, specialmente con dispositivi medici come protesi e ortesi. In questo studio, il problema del comfort potrebbe essere affrontato con una personalizzazione completa, stecche fatte rapidamente e rivisto semplicemente cambiando il design 3D e stampandone uno nuovo in caso di crescita (questi problemi sono comuni ai bambini che possono superare un ortesi fatto con metodi convenzionali prima ancora che arrivi a loro!), danni o altri requisiti.
Le sette misure necessarie per creare un modello di disegno assistito da computer personalizzato con stecca per dita.
Il team di ricerca ha utilizzato Autodesk Inventor per immettere le misurazioni per il proprio campione, incluso un vincolo incorporato:
“Quando l’utente stringe il pugno, senza questo materiale rimosso, la pelle del dito medio della falange può spingere nella parte posteriore della stecca spostandone la posizione corretta. La stecca dello stack è progettata con una sezione di ventilazione aperta sopra l’unghia per consentire un certo flusso d’aria per ridurre il sudore quando viene indossato e consentire un accesso limitato per il lavaggio. “
Affrontando in seguito il problema dello spreco di materiale e del riciclaggio dei prodotti, i ricercatori sottolineano che i dispositivi specifici per il paziente come le stecche che hanno progettato non possono essere riutilizzati da un altro individuo in seguito a causa del livello di personalizzazione, quindi devono essere eliminati; tuttavia, con l’uso del PLA come materiale di stampa 3D, una stecca scartata può essere “compostata” entro 6-8 settimane.
Uno dei principali obiettivi dello studio era lo sviluppo di un ortesi altamente funzionale con ottimizzazione della topologia, eliminando quanto più materiale possibile mantenendo la frazione di volume richiesta e la rigidità della stecca.
.
“Nella topologia FDM ottimizzata e dal design originale, sono state fabbricate stecche per le dita, originali (100% di massa), 62,51% di massa, 71,13% di massa e 79,49% di massa, con la stessa stampante 3D e i parametri di elaborazione utilizzati per i campioni di ossa di cane, “Hanno dichiarato i ricercatori.
Notando che i risultati della deflessione non si correlavano esattamente con la dissipazione del calore, era necessaria un’analisi di compromesso nella scelta della stecca migliore poiché la stecca iniziale che funzionava alla massa del 100 percento offriva le migliori prestazioni meccaniche, ma la stecca della massa del 71,13 percento funzionava in modo ottimale nella dissipazione del calore .
“Questa stecca è più semplice da stampare rispetto alle stecche di massa a percentuale inferiore che possono richiedere più strutture di supporto per la stampa. Si è scoperto che ridurre inevitabilmente la quantità di materiale in una stecca per dito portante ne aumenterebbe la deflessione. Tuttavia, quando la distribuzione di quel materiale è stata scelta per ottimizzare la rigidità in quella situazione, il valore di deflessione era abbastanza basso da giustificarne l’uso ”, hanno concluso i ricercatori.
“I risultati di questo progetto spianerebbero la strada all’industria medica nell’utilizzare una produzione avanzata superiore e materiali minimi che sono stati ottimizzati in termini di forma per servire meglio il loro scopo migliorando al contempo il comfort del paziente
