V3D di Israa Kamal che studiaingegneria meccanica alla TU Delft ha progettato una presa protesica per l’arto superiore che può essere stampata in 3D utilizzando un sistema FDM per soli € 30. 

LA NUOVA PRESA PER ARTO PROTESICO “V3D” DEGLI STUDENTI INGEGNERI PUÒ ESSERE STAMPATA IN 3D PER SOLI € 30
Soprannominato “V3D”, il dispositivo transradiale è dotato di un sistema di chiusura regolabile in volume, che consente agli utenti di attaccare facilmente arti artificiali prima di spostarli con una gamma elevata di flessione e estensione completa del gomito. In sole quattro ore per la stampa, la versatile presa è progettata per soddisfare le esigenze di coloro che vivono in aree remote, dove è probabile che l’accesso a scanner 3D e protesi personalizzate sia limitato.

Ogni anno, tra i 6.000 ei 10.000 cittadini statunitensi subiscono amputazioni degli arti superiori, in una procedura che li vede perdere parte dell’avambraccio e munirsi di una cavità per una protesi per aiutare a ripristinare le loro funzioni corporee. Queste prese sono vitali per consentire il fissaggio sicuro di alcuni arti artificiali e, quando sono montate male, possono causare a chi le indossa di soffrire di vesciche ai tessuti vicini. 

Al momento, molte prese degli arti sono prodotte tramite un processo di stampaggio del gesso che richiede molto tempo e che può richiedere fino a cinque settimane e, se i pazienti cambiano di peso o dimensioni, devono sopportare di nuovo questa attesa. Utilizzando la stampa 3D, d’altra parte, è ora possibile trasformare rapidamente scansioni 3D anatomiche in protesi personalizzate, ma questo approccio è stato in gran parte limitato alla creazione di prese per gli arti inferiori fino ad ora. 

Al fine di portare i vantaggi della produzione additiva agli amputati degli arti superiori, la studentessa del master di Delft, Israa Kamal, ha iniziato a progettare un nuovo alloggiamento protesico, che non solo può essere fabbricato e adattato su richiesta, ma può essere adattato per soddisfare le esigenze dell’individuo. pazienti e consentire loro di estendere completamente il gomito senza restrizioni.  

Inizialmente, Kamal ha ideato cinque concetti di presa, ciascuno caratterizzato da diversi meccanismi e livelli di traspirabilità, prima di combinare i pezzi migliori di due modelli di fissaggio per creare un unico design ottimizzato. Il layout finale dell’ingegnere di Delft consisteva in un guscio principale, ali regolabili e un attacco superiore, progettato per essere collegato a protesi utilizzando articolazioni revolute al gomito. 

In teoria, il concetto consente agli utenti di regolare liberamente la presa senza interferire con l’unità da polso, mentre l’estremità del dispositivo può essere personalizzata per adattarsi ai polsi dei singoli portatori. Una volta deciso il suo progetto finale, Kamal ha sfruttato una stampante 3D Ultimaker S5 e materiale PLA per creare un prototipo da € 30 e, se prodotto in massa, afferma che potrebbero essere realizzati ancora più a buon mercato in futuro. 

Rispetto alle prese convenzionali che pesano circa 240 g, il V3D si è dimostrato notevolmente più leggero con 170 g e durante i test di carico assiale, flessione e impatto, il dispositivo è stato in grado di sopportare 10 kg di carico, sollecitazioni indotte fino a fino a 2,4 metri di altezza senza mostrare alcun danno visibile. 

Il test di flessione di Kamal (nella foto) è stato progettato per imitare lo scenario di vita reale del trasporto di una borsa pesante. Immagine tramite TU Delft.
Dopo aver convalidato il suo nuovo design, Kamal ha arruolato l’aiuto di cinque volontari, che a causa delle restrizioni COVID-19 erano normodotati, ma si sono comunque dimostrati in grado di valutare il comfort e la funzionalità del dispositivo. In definitiva, la presa poteva essere adattata agli arti di diverse dimensioni di ciascun partecipante, ma mentre erano in grado di estendere completamente i gomiti, il loro livello di libertà di flessione variava a seconda dell’adattamento del dispositivo. 

Sulla base dei suoi primi risultati, Kamal ha concluso che l’adattamento di una presa funzionale dipende dalle dimensioni dell’arto residuo del paziente nel punto in cui il gomito è flesso a 90 °. Per ovviare a ciò, la studentessa ingegnere ha redatto una “guida alle dimensioni” per i futuri raccordi per prese, prima di aggiungere che ulteriori iterazioni del suo progetto potrebbero includere un giunto sferico a gomito, per fornire agli utenti un intervallo di flessione più elevato. 

Dopo il successo iniziale del V3D, il suo design è stato ora trasferito al Radboud University Medical Center (RUMC), dove verranno sviluppate le protesi stampate in 3D per il trattamento di amputati nei Paesi Bassi e in Sierra Leone. “La presa ha dimostrato che può essere montata utilizzando una pinza nel caso in cui gli scanner 3D non siano disponibili”, ha concluso Kamal nella sua ricerca. 

“Questo vantaggio rende la produzione del V3D fattibile nelle comunità che non hanno accesso agli scanner 3D”, ha aggiunto. “Inoltre, la presa può essere parametrizzata in modo tale che gli utenti con geometria simile e dimensioni comparabili di arti residui possano adattarsi alla stessa presa, il che renderebbe il processo di fabbricazione meno laborioso e meno dispendioso in termini di tempo, come previsto.”

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