Progettazione di un dispositivo medico per le suture superficiali degli arti superiori e inferiori

Costa Rica: I ricercatori progettano dispositivi medici stampati in 3D per estensioni di sutura

La nostra pelle ci protegge dall’invasione di microrganismi e sostanze estranee, elimina le tossine nocive, aiuta a regolare la temperatura corporea interna e si occupa di ricevere stimolazione sia tattile che termica. Ma è fragile e facilmente danneggiabile, il che può portare a ferite aperte che vengono infettate. Michelle Orozco-Brenes, José A. Jiménez-Chavarría e Dagoberto Arias-Aguilar, ricercatori provenienti dal Costa Rica, hanno pubblicato un documento intitolato ” Progettazione di un dispositivo medico per le suture superficiali degli arti superiori e inferiori “, a proposito del loro lavoro di creazione di un medico dispositivo di sutura.

“Questo lavoro presenta il design di un dispositivo medico di classe 2 che soddisfa i requisiti di base degli attuali e noti metodi di sutura in Costa Rica”, afferma l’astratto. “Il processo di progettazione è stato realizzato in tre fasi principali, (i) Ricerca su tecnologie simili; ad es. principi di funzionamento di una macchina da cucire, materiali utilizzati; (ii) lo studio dei tipi di traumi della pelle; (iii) Approccio generale verso il dispositivo di sutura, compresa la funzionalità del dispositivo, l’integrazione con il corpo umano e il processo di fabbricazione. Il modello del dispositivo è stato progettato e realizzato utilizzando la tecnologia di stampa 3D, ciò ha permesso al team di analizzare l’ergonomia, l’assemblaggio delle parti e il movimento dell’attrezzatura. Il prototipo stampato ha consentito ai potenziali utenti di fornire feedback sul design e suggerimenti per il miglioramento. “

Suturare significa collegare i vasi sanguigni con un materiale specifico, come il filo, quando il tessuto viene strappato in modo da arrestare la guarigione naturale. Puoi trovare molti dispositivi di sutura sul mercato in tutto il mondo, ma gli ospedali costaricani non li usano in genere, poiché sono complessi e costosi. Quindi il team ha deciso di progettare un dispositivo medico elettronico FDA di classe 2 che sia in grado di ridurre il danno tissutale e di suturare uniformemente e rapidamente una ferita, lasciando una cicatrice “esteticamente accettabile”.

“L’idea di un dispositivo medico per la sutura è nata per tre motivi principali”, hanno scritto i ricercatori. “In primo luogo, i medici hanno notato ferite malamente suturate che avrebbero provocato grandi cicatrici. Questi in alcuni casi hanno richiesto ulteriori procedure come la chirurgia plastica. Inoltre, richiede tempo, rendendo la ricerca di un dispositivo che renderebbe il metodo più veloce una necessità. Infine, le suture cucite a mano a volte vengono lasciate troppo larghe o troppo strette, causando sanguinamento dalla ferita. “

Le specifiche del dispositivo erano funzionalità, costo, durata, modularità e affidabilità. Hanno usato il software SOLIDWORKS per creare il design per il loro modello, che ha richiesto tre funzioni specifiche:

Stabilizzare la pelle
Ruotare l’ago sul suo asse per unire le sezioni di tessuto
Avviare e terminare con la minima quantità possibile di interferenza dell’utente
“Il design finale è stato orientato per avere l’area e il volume del guscio il più simile possibile per l’ago per ruotare di 360 ° senza alcun problema”, hanno spiegato i ricercatori.

Al fine di testare diverse funzionalità, hanno prima stampato in 3D un prototipo, utilizzando la tecnologia Polyjet per fabbricare il pistone e una stampante FDM per la maggior parte delle altre parti. A causa della sua elevata resistenza e tenacità, resistenza alla corrosione e alla fatica e basso coefficiente di attrito, hanno usato la lega AISI 316L per il prototipo.

Il dispositivo di sutura ha sette componenti principali. Il guscio racchiude il dispositivo, mentre due guide consentono il movimento del perno guida, che viene utilizzato per legare un doppio nodo. I rulli forniscono il movimento rotatorio che consente la sutura, mentre un pistone dà ai rulli il loro movimento. Le parti finali sono un ago a ½ cerchio con punta affusolata e filo di nylon, che ha una buona elasticità per la ritenzione e la chiusura della pelle.

Per utilizzare il dispositivo, l’ago viene prima infilato nella sua posizione iniziale nella parte superiore del guscio, quindi inserito nei rulli. Il pistone abbassa il guscio e l’ago viene ruotato di 270 ° per pizzicare il tessuto per la sutura. Il nodo viene avviato quando i rulli, guidati dal supporto, ruotano di 45 ° verso destra e il perno viene posizionato in posizione sopra la guida. L’ago gira a 360 ° sul suo asse e le guide ruotano sul guscio e lasciano andare il perno guida, “lasciandolo cadere a causa della gravità sulle guide” sotto di esso per finire il primo nodo. I primi passi vengono ripetuti e, dopo l’ultimo giro completo, l’utente tira il filo attraverso il foro superiore, fino a quando non viene mantenuto in quel modo attraverso il perno guida. Le guide inferiori si sbloccano e il perno guida viene rimosso, completando il doppio nodo.

“Dopo l’assemblaggio del prototipo e il controllo delle funzioni di progettazione, il passaggio finale ha richiesto un sondaggio”, ha scritto il team. “Lo studio conteneva domande sul dispositivo medico presentato tramite prototipo e gli è stato chiesto di elaborare le loro risposte in merito alla loro opinione di professionisti della salute.”

Il prototipo di dispositivo stampato in 3D è stato presentato alla dott.ssa Stephanie Gómez Najéra, alla dott.ssa Pamela Villareal Valverde e alla dott.ssa Tatiana Piedra Chacón. I numeri elencati nei risultati del sondaggio sono la media tra questi tre medici costaricani e la scala, basata sulla scala Likert, va da 1-5, con 1 in forte disaccordo e 5 in forte accordo.

“I commenti fanno riferimento al fatto che l’utilità dipende dal contesto in cui verrebbe applicata, ad esempio una prigione o un pronto soccorso”, i ricercatori hanno scritto delle opinioni dei medici sul loro dispositivo.

“Uno svantaggio principale è che il dispositivo potrebbe non essere adatto a tutti i tipi di ferite. Altre preoccupazioni sollevate dai medici erano legate al prezzo e alle dimensioni del dispositivo. “

Sulla base delle osservazioni del sondaggio, i ricercatori hanno modificato il prototipo finale per “migliorare il suo fattore ergonomico” aggiungendo un supporto nella parte superiore del guscio per una maggiore stabilità e una manipolazione più semplice.

I prossimi passi includono la standardizzazione di parti del prototipo in modo che alcuni pezzi possano essere acquistati sul mercato e l’ottimizzazione dei meccanismi, come servomotore, sensori e motori, che generano i movimenti del dispositivo.

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