Impresión en 3D de una rodillera liviana para personas mayores
El presidente y director ejecutivo del Centro de Ortopedia, el Dr. Jeffery Chew, ayudó a Teo Lee Le, su paciente que tenía dos reemplazos de rodilla, a usar el X-Brace. Crédito: Universidad Tecnológica de Nanyang
La firma de ingeniería de Singapur Delsson, en colaboración con especialistas en impresión 3D de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur ).
Usando técnicas de impresión 3D, también conocidas como fabricación aditiva, el equipo logró reducir el peso de una rodillera de exoesqueleto tradicional, generalmente construida con metal, en un 30 por ciento, gracias a un nuevo diseño que usa plástico liviano y resortes de asistencia.
El dolor de rodilla es un problema común en todo el mundo para las personas mayores de 65 años, y se estima que un tercio de la población de los Estados Unidos informó sufrir dolor de rodilla en algún momento u otro. En 2017, el 20 por ciento de los ancianos en Singapur de 60 años o más sufren de dolor crónico.
Los aparatos ortopédicos generalmente se recetan a los pacientes ancianos para ayudar a aliviar la carga en las articulaciones de la rodilla, así como para ayudar a los pacientes. que se han sometido a cirugía en las rodillas, como la reconstrucción de ligamentos desgarrados, que a menudo sufren los atletas.
Basándose en el prototipo de soporte ortopédico de asistencia impreso en 3D por investigadores de la NTU, Delsson y el Centro de Ortopedia de Singapur han desarrolló un producto único, llamado X-Brace, que se parece a la elegante rodillera utilizada por Batman en la película The Dark Knight Rises. Pesa alrededor de 720 gramos, un 30 % más liviano que los aparatos ortopédicos de metal típicos que pesan más de 1 kg.
Con el respaldo del Clúster Nacional de Innovación en Fabricación Aditiva (NAMIC), una iniciativa de plataforma nacional liderada por la innovación y la empresa de NTU empresa NTUitive, este proyecto de investigación conjunto muestra cómo las sólidas capacidades de I+D de Singapur pueden transformar los productos convencionales y dar un impulso a la competitividad de nuestras empresas locales.
El proceso de creación de prototipos y las iteraciones de diseño de productos utilizando la fabricación aditiva se llevaron a cabo en NTU’s Centro de Singapur para la impresión 3D, uno de los centros universitarios de NAMIC que apoya la I+D y la traducción de proyectos. La financiación del proyecto ha sido apoyada por el esquema de financiación de conceptos rápidos de NAMIC.
El profesor asistente de la NTU, Chan Wai Lee, el investigador principal de este proyecto de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, dijo que el modelado 3D se utilizó mucho para validar las diversas ideas de diseño que condujeron a la reducción de peso.
El Sr. Joel Lim, un Ph.D. de la NTU. estudiante en el equipo del profesor asistente Chan, dirigió los esfuerzos de diseño en discusión con Delsson e imprimió en 3D el prototipo para las pruebas de validación de la vida real.
«El peso ligero y la fuerza son cruciales para este proyecto. Primero analizamos el convencional rodilleras y su actual lista de materiales. Decidimos cambiar a un material plástico con una estructura optimizada. Utilizando la optimización de la topología con un mapa de tensión delineado y modelado 3D, luego diseñamos nuevas estructuras y juntas que son lo suficientemente fuertes para soportar la flexión de la rodilla y seguir asistiéndola para que se mueva en la dirección correcta», explicó el Sr. Lim.
El Sr. Fabian Ong, director ejecutivo de Delsson Singapur, dijo que X-Brace cambiará la forma en que los médicos y fisioterapeutas tratan y manejar diferentes condiciones de la rodilla, dado que ahora se puede personalizar la cantidad de asistencia brindada por el aparato ortopédico, de 6 kg a 32 kg de fuerza.
«X-Brace será revolucionario para la recuperación del paciente. Es ligero peso y no resbala, mientras que su m La carga de asistencia odular permite individualizar la recuperación del paciente. La ayuda de NTU al proporcionar una metodología cuantitativa para reducir el grosor de la pared y el perfil del marco fue crucial para lograr la reducción de peso después de varias reiteraciones», dijo el Sr. Ong.
El equipo conjunto trabajó para mejorar la versión 7 del X -Brace, que consiste en un marco liviano de Nylon 6 diseñado para soportar fuerzas de flexión de hasta 50 kg alrededor del eje de la rodilla. El desarrollo del producto ahora está en su novena versión, diseñada para ser aún más delgada.
El Dr. Jeffery Chew, presidente y director ejecutivo del Centro de Ortopedia de Singapur, dijo: «En mis más de 25 años de experiencia practicando cirugía ortopédica, me he encontrado con muchos pacientes con dolor de rodilla. Tanto los pacientes jóvenes como los ancianos con problemas de rodilla a menudo tienen músculos debilitados, ya que adaptan su estilo de caminar para reducir la carga que soporta la rodilla.
«La vida de los pacientes con músculos débiles sigue estando gravemente limitada por el dolor de rodilla a pesar de El X-Brace reduce la carga sobre la rodilla, lo que ayuda a los pacientes a caminar con menos dolor en su camino hacia la recuperación completa».
El exoesqueleto ayuda a los pacientes a recuperarse de la rodilla
X- El corsé está diseñado para ayudar en la recuperación del paciente al ritmo personalizado para el usuario.
Si bien el propósito de un corsé convencional es mantener la rodilla sin flexionar y restringir el movimiento de la rodilla impidiendo que el usuario Al doblar la rodilla más allá de cierto ángulo, el diseño modular del Exo-brace permite que la recuperación del paciente se base en el ejercicio de la rodilla después de la cirugía.
Como cada uno se recupera a un ritmo diferente, la tensión del resorte y la ubicación del resorte (izquierdo, derecho o ambos lados) en la abrazadera la decide el médico o fisioterapeuta para proporcionar mejor el apoyo necesario, mientras permite que el paciente se recupere a su propio ritmo mediante el movimiento diario.
Dr. Ho Chaw Sing, cofundador y director gerente de NAMIC, dijo: «Con una población mundial que envejece rápidamente, las ortesis de asistencia livianas habilitadas por la impresión 3D, como las rodilleras personalizadas, se convertirán cada vez más en una herramienta esencial en geriatría, para lograr mejores resultados para los ancianos. atención al paciente y resultados».
Se espera que el X-Brace esté disponible en el mercado ahora a un precio de SGD $ 1,000 (US $ 782) dependiendo de la configuración requerida por el usuario. El producto es distribuido por Wearable Kinetics, una empresa subsidiaria de Delsson.
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