Британские инженеры сконструировали 3D-печатный бионический протез для малышей

Группа ученых из Линкольнского университета разработала миоэлектрический протез руки для детей в возрасте до двух лет. Расчет делается на производство большинства деталей на 3D-принтерах с тем, чтобы протезы можно было часто менять по мере роста ребенка.

Лишиться конечности можно не только в результате несчастного случая или болезни, но и с самого рождения, и здесь важен один момент: чем раньше человек начинает пользоваться протезом, тем лучше. Ранее физическое привыкание способствует привыканию психологическому. Соответственно, малышей с травмами или врожденными дефектами желательно как можно раньше снабжать протезами, чтобы дети сразу учились пользоваться искусственными конечностями и, в идеале, не испытывали трудностей в зрелом возрасте.

Самый лучший вариант в протезировании рук — это функциональные миоэлектрические протезы, снимающие сигналы с нервных окончаний и транслирующих получаемые данные на электрические приводы, управляющие движением искусственных пальцев. Такие системы разрабатываются давно и вполне успешно. Проблема же в том, что дети быстро растут, а миоэлектрические протезы достаточно дороги. Таким образом, в ранние годы протезы необходимо менять каждые несколько месяцев, и лечение может быстро перерасти в роскошь.

Как снизить себестоимость? С помощью 3D-технологий. 3D-сканирование позволяет получать точные контуры культи и подгонять новые гильзы под растущие конечности без трудоемкой и неприятной процедуры снятия гипсовых слепков. Но нужен еще и недорогой метод производства единичных протезов. Здесь на помощь приходит 3D-печать: аддитивные технологии позволяют изготавливать точно подогнанные гильзы и, что не менее важно, использовать заново активную начинку. Датчики и моторчики выбрасывать нет смысла: нужно лишь масштабировать активную часть искусственной конечности, то есть запястье и пальцы, а затем собрать новую руку из старых компонентов.

Заодно можно извлечь пользу из таких характерных для 3D-печати моментов, как неполное заполнение: печатать монолитный корпус совсем не обязательно, а частичное заполнение и/или бионический дизайн в прямом смысле «сыграет на руку» — позволит снизить нагрузку на еще слабую ручку малыша. В этом направлении и работает научная команда под руководством профессора Халеда Гоэра, преподавателя инженерного факультета Линкольнского университета.

«Многие традиционные активные протезы не подходят для малышей, так как они очень трудоемки в изготовлении и тяжелы. Пока что мы испытали устройство на силу захвата и эффективность в плане работы с целым рядом предметов повседневного обихода, включая игрушки, бутылки и строительные блоки. Следующим этапом проекта станет тестирование прототипа на малышах. Мы планируем использовать алгоритм обучения, который будет использовать игры, чтобы взаимодействовать с малышами и настраивать систему на сигналы захвата от повязки», — рассказывает профессор Гоэр.

Справедливости ради отметим, что это не единственный проект такого рода: в России, например, разработкой детских бионических протезов занимается компания «Моторика», уже снабжающая детей и взрослых недорогими механическими тяговыми протезами «КИБИ». И да, эти искусственные руки тоже печатаются на 3D-принтерах с учетом анатомических особенностей индивидуальных пациентов, а по желанию еще и оснащаются креплениями для разных гаджетов и раскрашиваются. Опять-таки, не будем забывать о психологической составляющей: потеря конечности с легкостью может перерасти в тяжелую психологическую травму, но такие небольшие штрихи, как крепление для фонарика и художественное оформление в стиле любимого мультфильма помогают сгладить тяготы и помочь ребенку почувствовать себя не инвалидом, а «супергероем». Именно так своих маленьких пациентов называют сотрудники Моторики.

Что касается британской команды, то им удалось сконструировать недорогой протез, пригодный для детей натального возраста, хотя жестких ограничений нет. Моделью для примерки и испытаний прототипа, например, служил четырехлетний ребенок. Отличительная особенность конструкции заключается в использовании более безопасного мягкого хвата, но, тем не менее, рука способна удерживать предметы массой до 400 г, что вполне достаточно для маленького ребенка. Где и когда такие протезы будут доступны, пока не сообщается, но комментарии разработчиков намекают на намерение команды выложить разработку в открытый доступ. Доклад научной команды опубликован по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.