پرینت سه بعدی شبکه مش انعطاف پذیر برای برِیس مچ پا و زانو
ارتز و پروتز ، پرینت سه بعدی. تکنیک های نویی که به پوشیدنی های درمانی و ایمپلنت های شخصی سازی شده می انجامند.

سمعک ها ، تاج دندان و پروتز دست و پا از جمله ابزارهای مهندسی پزشکی هستند که در حال حاضر می توانند به صورت دیجیتال طراحی سه بعدی شده و منحصرا” برای هر بیمار با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته شوند. با این حال همه این قطعات معمولا برای برای ساپورت و به عنوان جایگزین برای استخوان و دیگر قسمت های صلب بدن انسان استفاده شده و از مواد سخت و غیرقابل انعطاف ساخته می شوند.

به تازگی مهندسانی از دانشگاه MIT متریال های شبکه ای انعطاف پذیری طراحی کرده اند که میزان انعطاف و سختی آنها قابل تنظیم برای ایفای نقش بافت های نرم تر مثل عضلات و تاندون ها خواهد بود.  میزان پیچیدگی ساختار این شبکه ها قابل تنظیم بوده و امکان استفاده از این متریال برای ساپورت های پوشیدنی زانو و مچ پا را مهیا کرده است. این متریال حتی می تواند به عنوان ایمپلنت های ارتوپدی مانند مشِ Hernia یا فتق شخصی سازی شده عمل کند که بهتر از همیشه با هندسه بدن بیمار تطبیق پیدا می کند.

بافت های پرینت سه بعدی شده قابلیت انعطاف بسیار بالایی دارند

بافت های پرینت سه بعدی شده قابلیت انعطاف بسیار بالایی دارند

به عنوان نمونه اولیه،این تیم یک شبکه انعطاف پذیر پرینت سه بعدی کرده و از آن به عنوان برِیس مچ پا استفاده کردند. ساختار این برِیس شخصی سازی شده به نوعی طراحی شده است که در عین آزاد بودن حرکت مچ پا در جهت های مختلف از خم شدن مچ پا به داخل جلوگیری کند. محققان همچنین یک برِیس برای زانو طراحی کردند که با خم شدن آن می توانست خود را با انحنای آن هماهنگ کند.

سباستین پتینسون، دانشجوی پست دکترایی که این تحقیقات را هدایت کرده می گوید:

“جنبه نوآورانه این پروژه تمرکز آن بر خواص مکانیکی و هندسی ای است که برای ساپورت بافت نرم بدن لازم است.”

بافت های در هم تنیده مثل کلاژن می توانند انعطاف بالا و استحکام را همزمان داشته باشند - تصویر تزئینی است

بافت های در هم تنیده مثل کلاژن می توانند انعطاف بالا و استحکام را همزمان داشته باشند – تصویر تزئینی است

 

سوار بر موج کلاژن

شبکه های انعطاف پذیر این گروه از طبیعت نرم و فرم پذیر بافت های پارچه الهام گرفته شده است.

به گفته پتینسون: “لباس ها و ابزارهای ساخته شده با پرینتر سه بعدی معمولا بسیار صلب و حجیم هستند. ما سعی کردیم به این فکر کنیم که چگونه می توان سازه هایی پرینت سه بعدی کرد که انعطاف پذیر تر بوده و راحت تر پوشیده شوند، چیزی مثل پارچه و بافت های پارچه ای.”

پتینسون به منظور رسیدن با ساختار این ساختار ها از بافت کلاژن الهام گرفته است. کلاژن یک ساختار پروتئینی است این ساختار پروتئینی عنصر اصلی بافت های نرم بدن مثل تاندون ها ، عضلات و رباط صلیبی است. با گذاشتن کلاژن زیر میکروسکوپ یک بافت تار و پود خمیده، شبیه به روبانی که خیلی سست بافته شده باشد دیده می شود. کلاژن ها به راحتی کش می آیند اما در آستانه کشیدگی خود، وقتی که همه این تار و پود صاف شده اند استحکام بسیار بالایی از خود نشان می دهند.

بافت انعطاف پذیر کلاژن

بافت انعطاف پذیر کلاژن

 

 

پتینسون بر اساس بافت مولکولی کلاژن، تعدادی بافت های مواج و در هم تنیده طراحی سه بعدی کرد. در قدم بعدی این مدل های سه بعدی با ترموپلاستیک پلی یورتان با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته شدند. با هرچه بلندتر شدن طول این موج ها شبکه انعطاف پذیری بیشتری خواهد داشت. بدینوسیله طول این موج ها به متغیری تبدیل می شود که میزان انعطاف این برِیس ها را می توان با استفاده از آن بسته به نیاز بیمار تنظیم کرد.

هارت، یکی دیگر از محققان پروژه می گوید:
“زیبایی این تکنیک در سادگی و تطبیق پذیری آن نهفته است. شبکه(مِش) به راحتی توسط یک پرینتر سه بعدی خانگی قابل ساخت است و مکانیک قطعه با دقت بالا قابل تطبیق با بافت نرم مدنظر است.”

برگردان از متن: www.news.mit.edu/2019/3-d-print-mesh-ankle-knee-braces-0619

۵/۵ (۲ Reviews)

نظرات کاربران