Los aparatos ortopédicos ‘inteligentes’ impresos en 3D podrían mejorar el tratamiento de la escoliosis
Resumen gráfico. Crédito: DOI: 10.1021/acsami.1c20491
Un nuevo tipo de ortesis dorsal ligera impresa en 3D capaz de detectar la eficacia con la que se ajusta a los pacientes podría conducir a un mejor tratamiento para la escoliosis, afirman sus desarrolladores.
La escoliosis, una forma común de deformidad de la columna, afecta a alrededor del tres por ciento de la población, con mayor frecuencia entre las edades de 10 y 15 años. Se puede corregir en personas más jóvenes con un aparato ortopédico para la espalda, que se usa hasta que el niño deja de crecer. .
Si bien el tratamiento con aparatos ortopédicos para la espalda es efectivo, puede ser incómodo y puede requerir un proceso de prueba y error que requiere mucho tiempo para encontrar el mejor ajuste para cada paciente.
Un equipo de ingenieros y médicos del Reino Unido y los Estados Unidos han combinado polipropileno, un plástico reciclable liviano, con nanotubos de carbono para crear un material celular capaz de detectar la cantidad de tensión (y estrés) que experimenta mientras está en uso.
Los investigadores dicen que este material podría usarse para crear un aparato ortopédico ‘inteligente’ capaz de detectar las presiones que aplica sobre el cuerpo humano, lo que permite un mejor ajuste del aparato ortopédico y hace que el proceso de tratamiento sea más cómodo.
En un nuevo artículo publicado en la revista ACS Applied Materials and Interfaces, El equipo dirigido por la Universidad de Glasgow describe cómo los nanotubos de carbono, colocados en un material conocido como copolímero aleatorio de polipropileno, le dieron la capacidad de formar una red conductora de electricidad en toda su estructura.
Usaron la impresión 3D para crea estructuras en forma de celosía hechas del material y las somete a cargas estáticas y cíclicas, mientras mide cómo cambia la resistencia eléctrica del compuesto inteligente bajo carga.
Esta medida de la piezorresistencia cambiante del material es lo que podría ayudará a crear un aparato ortopédico inteligente en el futuro al permitir que los médicos vean qué áreas del cuerpo ejercen la máxima presión sobre el aparato ortopédico.
Sus pruebas demostraron que, incluso después de 100 ciclos de carga y descarga, el El material conservó su capacidad para sentir la tensión experimentada por el material, lo que sugiere que podría ser lo suficientemente inteligente como para que sea adecuado para su uso en un aparato ortopédico.
Dr. Shanmugam Kumar, de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow, es el autor correspondiente del artículo.
Los colegas de la Universidad Texas A&M, el Hospital General de Massachusetts y el Instituto Tecnológico de Massachusetts en los Estados Unidos de América también contribuyó a la investigación.
Dr. Kumar dijo: «La escoliosis es un trastorno doloroso y debilitante, y aunque la generación actual de aparatos ortopédicos es mejor que nunca, todavía hay mucho margen de mejora.
«El material de autodetección que hemos desarrollado tiene un gran potencial para ofrecer esa próxima generación de mejoras. Lo que esperamos ver es un futuro en el que los pacientes con escoliosis puedan ser evaluados individualmente por un médico y se les produzca un aparato ortopédico impreso en 3D que sea único para su condición.
«Luego, después de algunas semanas de usándolo, pueden regresar a su médico y usar la lectura del aparato ortopédico de detección de tensión piezorresistivo para ajustarlo y hacerlo aún más efectivo, sin el proceso de prueba y error en el que los médicos tienen que confiar en este momento.
«Eso podría ayudar a los pacientes a beneficiarse de ajustes más precisos de la rigidez de los aparatos ortopédicos en diferentes direcciones, mejores datos para informar el momento óptimo y la forma de ajustar los aparatos ortopédicos. Eso los convertiría en una mejora potencialmente significativa sobre el arriostramiento rígido convencional hecho de materiales pasivos a través de enfoques de fabricación convencionales. Los diseños celulares de compuestos inteligentes hacen que los aparatos ortopédicos sean livianos además de ofrecer atributos mecánicos y funcionales ajustables».
«Estamos ansiosos por explorar las aplicaciones del mundo real para esta tecnología, y estamos en las primeras etapas de habla con médicos aquí en el Reino Unido y con una empresa de dispositivos médicos para analizar la posibilidad de probar estos aparatos ortopédicos en un entorno clínico».
El artículo del equipo, titulado «Síntesis y caracterización de nanocompuestos termoplásticos dopados con nanotubos de carbono para la fabricación aditiva de materiales piezorresistivos con autodetección», se publica en ACS Applied Materials and Interfaces.
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Las estructuras de nido de abeja livianas y resistentes a los impactos pueden detectar cuándo se han dañado. Más información: Pawan Verma et al, Síntesis y caracterización de nanocompuestos termoplásticos dopados con nanotubos de carbono para la fabricación aditiva de materiales piezoresistivos autosensibles, Interfaces y materiales aplicados de ACS (2022).D OI: 10.1021/acsami.1c20491 Información de la revista: ACS Applied Materials and Interfaces
Proporcionado por la Universidad de Glasgow Cita: Los aparatos ortopédicos ‘inteligentes’ impresos en 3D podrían mejorar la escoliosis tratamiento (2022, 7 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-smart-3d-printed-braces-scoliosis-treatment.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.