Il progetto di ricerca della Nuova Zelanda esplora nuove direzioni progettuali per le future protesi stampate in 3D
Con il progredire della tecnologia, le protesi stampate in 3D stanno diventando sempre più avanzate e adattabili alle esigenze di specifici tipi di lesioni e a specifici stili di vita. Un team di ricercatori con sede in Nuova Zelanda ha recentemente lanciato un nuovo importante progetto per esplorare alcune delle future possibilità di design per la stampa 3D in protesi, sia a breve che a lungo termine. Guidato dal New Zealand Artificial Limb Service , in collaborazione con l’Università di Wellington, il progetto di ricerca ha anche esplorato il potenziale di questi nuovi sviluppi da attuare nella produzione commerciale.
Il progetto è stato diviso in quattro parti, ognuna delle quali copre una diversa direzione progettuale a cui le protesi potrebbero rivolgersi con l’aiuto della stampa 3D. Nel breve periodo, il team si è concentrato su nuove carenature funzionali e nuovi progetti di socket, possibili nei prossimi 12-18 mesi. Per quanto riguarda un periodo più lungo, entro i prossimi 7-10 anni, la stampa del piede a più densità e la generazione di modelli basata sull’informazione sono state considerate come possibilità.
Il concetto di carenature funzionali è orientato verso la ricerca di nuove applicazioni e utilizzi pratici per le protesi oltre a essere solo rimpiazzi per gli arti mancanti. Questo potrebbe migliorare la vita di molti amputati trasformando ciò che è percepito come una perdita nel potenziale per qualcosa di più, aprendo uno spazio con maggiore creatività e praticità a cui solo questi utenti della protesi potrebbero accedere. Il team ha suggerito una carenatura sportiva, dando l’esempio di una speciale gamba da golf protesica. Questo avrebbe un design speciale per il golf e un’area per palline e magliette di riserva da conservare. Potrebbero esserci anche carenature speciali per bambini, con disegni creativi che attirano il loro senso del divertimento e dell’immaginazione.
Per quanto riguarda i nuovi modelli di prese, questi sarebbero regolabili in base alle fluttuazioni delle dimensioni in momenti diversi, sperando di non rendere più difficile per un utente indossare la protesi piuttosto che qualcuno che si metta una scarpa. Il team ha contattato l’Istituto di Bioingegneria di Auckland per comprendere meglio ciò che potrebbe essere presto possibile per questo tipo di personalizzazione, con l’aiuto della tecnologia di stampa 3D. La scansione dei tessuti molli può generare un’accurata maglia volumetrica dell’arto di un paziente, che consente ai tecnici di visualizzare quali aree del moncone sono tolleranti o sensibili, o ciò che è duro e ciò che è morbido. Ciò significa che avrebbero una rappresentazione migliore di come dovrebbe essere scolpito il design del socket. Gli esperimenti sono stati effettuati con ABS e con il materiale TPU più avanzato,
A lungo termine, sono stati esplorati modi per produrre a prezzi più economici protesi per piede multi-densità, che sono attualmente proibitivamente costose. Uno dei vantaggi della stampa 3D è il modo in cui le densità di riempimento possono essere variate in base alle prestazioni dell’oggetto desiderate. Questo è utile per fare protesi che sono contemporaneamente più forti e più flessibili. Per spiegare questo, il team cita uno studente del MIT che parla delle proprietà delle strutture naturali: “La natura usa sempre materiali graduati. L’osso, per esempio, consiste di un guscio esterno duro e denso e un interno di materiale spugnoso. Ti dà un alto rapporto forza-peso. ”
Esistono numerosi sistemi di stampa 3D multi-densità utilizzati in altri settori e gli approcci futuri di NZALS potrebbero trarre ispirazione da questi, come la tecnologia intersuola stampata 3D di Nervous Systems per New Balance o il sistema simile di Materialise, che viene utilizzato da Adidas . Il TPU stampato in 3D sarebbe la strada da percorrere per le protesi multi-densità, e speriamo che la tecnologia avanzi per rendere più facile stampare con questo materiale in futuro.
Il futuro della generazione di modelli guidati dalle informazioni per le protesi dovrebbe vedere l’implementazione della summenzionata scansione dei tessuti molli, oltre a ciò che è noto come Computational Anatomical Movement. Questo fa uso di analisi, monitoraggio e analisi video in modo che i ricercatori possano esaminare la forza di ciascun muscolo, nonché l’andatura che un particolare paziente sta prendendo e vari altri fattori di movimento del corpo umano, al fine di creare una protesi più personalizzata con il miglioramento comfort e prestazioni.
I ricercatori hanno testato Stratasys Fortus e le macchine UpBox FDM, trovando vantaggi e svantaggi per ciascuno di essi. Hanno concluso che la soluzione migliore sarebbe quella di utilizzare un servizio di stampa 3D online, che potrebbe fornire una stampa più efficiente con la sua competenza specializzata e l’accesso a una varietà di tecnologie. Anche Shapeways, I. Materialis e Objective 3D sono stati suggeriti come opzioni.
