La stampa 3D aiuta a creare ginocchiere più leggere e robuste per i pazienti anziani
SINGAPORE – Simile a un’elegante ginocchiera usata da Batman nel film The Dark Knight Rises, un nuovo aiuto chiamato X-Brace offre una gamba a coloro che soffrono di problemi al ginocchio.
La ginocchiera più leggera e robusta, destinata agli anziani, è stata sviluppata in collaborazione tra una società di ingegneria locale, chirurghi del ginocchio e specialisti di stampa 3D della Nanyang Technological University (NTU).
Le ginocchiere sono in genere prescritte ai pazienti anziani per alleviare il carico sulle loro articolazioni e assistere i pazienti che hanno subito un intervento chirurgico al ginocchio, ad esempio per legamenti strappati.
Il dottor Jeffrey Chew, chirurgo ortopedico presso il Center for Orthopaedics, ha osservato che una condizione comune tra i pazienti anziani è l’artrosi del ginocchio – “usura” delle articolazioni del ginocchio – che colpisce il 40% delle persone sopra i 70 anni.
“L’artrosi del ginocchio può influenzare in modo significativo la qualità della vita, causando dolore quotidiano, debolezza e instabilità”, ha detto mercoledì (15 dicembre) in un’anteprima mediatica del tutore per ginocchio.
Le ginocchiere convenzionali pesano circa 1 kg e sono progettate per limitare il movimento impedendo al ginocchio di piegarsi oltre un certo angolo, ha osservato il dott. Chew.
“Quindi volevamo creare una ginocchiera che fosse più leggera, ma fornisse anche supporto al paziente quando si muove, soprattutto per coloro che hanno difficoltà ad alzarsi in piedi, camminare o salire le scale a causa di ginocchia deboli e doloranti”, ha aggiunto.
Nel 2017, il dottor Chew ha contattato Fabian Ong, direttore esecutivo della società di ingegneria locale Delsson Singapore, per elaborare un progetto. Delsson ha collaborato con NTU al processo di prototipazione e alle iterazioni di progettazione del prodotto utilizzando la stampa 3D.
Il team alla fine ha ridotto il peso del tutore a circa 720 g, il 30% in meno rispetto al tradizionale tutore per ginocchio esoscheletrico. È realizzato in plastica, al posto dei tipici tutori ortopedici in metallo che pesano più di 1 kg.
L’X-Brace include una molla che fornisce un sollevamento da 3 kg a 6 kg all’utente quando è in piedi o cammina, ha affermato Ong.
“Il supporto dato è duplice: da un lato, (gli utenti) ricevono un sollevamento che compensa la loro mancanza di forza e, dall’altro, viene data loro anche la sicurezza di camminare di nuovo, che li aiuta a recuperare più velocemente ,” Ha aggiunto.
Il tutore può essere personalizzato in base alle esigenze di ciascun paziente.
Il tutore è realizzato in plastica, invece dei tipici tutori ortopedici in metallo che pesano più di 1 kg. ST FOTO: MARK CHEONG
Il dottor Chew ha affermato: “L’idea è di togliere gradualmente il paziente dal tutore, in modo che il medico o il fisioterapista possano anche regolare la forza del tutore quando (il paziente si sta) riprendendo”.
Il dott. Ho Chaw Sing, co-fondatore e amministratore delegato del National Additive Manufacturing Innovation Cluster (Namic), una piattaforma guidata dalla società di innovazione e impresa NTUitive di NTU, ha affermato che la stampa 3D è estremamente utile per la creazione rapida di prototipi e design complessi e leggeri, rendendo la tecnica utile per questo particolare progetto.
Ha aggiunto che Namic ha sostenuto più di 240 progetti negli ultimi sei anni, di cui più di 60 incentrati sull’assistenza sanitaria.
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L’assistente professore della NTU Chan Wai Lee della School of Mechanical and Aerospace Engineering, che è il principale investigatore di questo progetto, ha affermato che la modellazione 3D è stata ampiamente utilizzata per convalidare le varie idee di design che hanno portato alla riduzione del peso nel tutore.
Il signor Joel Lim, uno studente di dottorato nel team del professor Chan, ha guidato gli sforzi di progettazione in discussione con Delsson e ha stampato in 3D il prototipo per i test di convalida nella vita reale.
“La leggerezza e la forza sono fondamentali per questo progetto. Abbiamo prima analizzato le ginocchiere convenzionali e la loro attuale distinta base.
“Abbiamo deciso di passare a un materiale plastico con una struttura ottimizzata… quindi abbiamo progettato nuove strutture e articolazioni abbastanza resistenti da resistere alla flessione del ginocchio e aiutarlo comunque a muoversi nella direzione corretta”, ha affermato Lim.
(Da sinistra) la signora Teo Lee Lee, il signor Fabian Ong, il dottor Jeffery Chew e il dottor Ho Chaw Sing. ST FOTO: MARK CHEONG
Finora almeno 10 persone hanno provato il tutore, una delle quali è Madam Teo Lee Lee, 72 anni, che soffre di artrosi e ha avuto bisogno di due protesi al ginocchio l’anno scorso.
Dopo l’intervento, la sua gamba destra era ancora molto debole e aveva difficoltà a camminare. Nessuna delle ginocchiere convenzionali ha funzionato per lei, finché non ha provato X-Brace.
“Mi sento molto più sicuro di camminare con il tutore e ho meno difficoltà a stare in piedi rispetto a prima”, ha detto il pensionato.
Si prevede che l’X-Brace sarà presto disponibile sul mercato per $ 1.000 – equivalente al costo delle ginocchiere convenzionali – sebbene il prezzo possa variare a seconda delle esigenze dell’utente.
Il team sta lavorando alla sua prossima iterazione del prodotto: ridurre il peso del tutore a 600 g incorporando un design più elegante che può essere indossato sotto i vestiti.
La nuova versione sarà probabilmente lanciata nel primo trimestre del prossimo anno, ha affermato Ong. “In futuro, speriamo di… trovare una ginocchiera intelligente, dotata di sensori elettronici per misurare quantitativamente se il paziente sta migliorando”, ha aggiunto.
