Студенты и сотрудники НГУ представили разработки в области протезирования на форуме «Надежда на технологии»

Молодые ученые Новосибирского государственного университета продемонстрировали систему захвата движений для исследования кинематики ходьбы пациентов, стельки для диагностики биомеханики походки ампутантов, изготовленную с помощью аддитивных технологий адаптивную культеприемную гильзу для протеза руки и 3D-печатный протез стопы первого-второго уровня активности, сообщает пресс-служба вуза.

«Больше всего отзывов получила одна из наших новых разработок, которую впервые протестировали на форуме — протез стопы, напечатанный на 3D-принтере. Работая над этим проектом, мы ставили перед собой цель сделать такой протез стопы, который имел бы низкую себестоимость, был прост в изготовлении, обладал возможностью персонализации и изготавливался в короткие сроки с помощью простого оборудования, что повышало бы его доступность, но при этом сохранял общую биомеханику ходьбы. Важный момент — наш протез относится к первому-второму уровню активности и предназначен только для ходьбы, но не подходит для бега и занятий спортом. Для разработки геометрии был использован цифровой стенд, имитирующий нагрузки человека при ходьбе. Так мы смогли создать геометрию протеза, удовлетворяющую цели», — рассказал магистрант механико-математического факультета НГУ Андрей Караван.

Для точного проектирования протеза использовались технологии 3D-моделирования и анализа нагрузок в Ansys. Изготовление по технологии FDM 3D-печати заняло около двенадцати часов, вес готового изделия составил около 700 грамм. Проект получил финансовую поддержку Министерства науки и инновационной политики Новосибирской области.

Первые испытания 3D-печатный протез прошел прямо на форуме: протестировать и оценить изделие предложили руководителю протезного центра «Инстеп», который сам является ампутантом.

«Ему понравилось, что подошва нескользящая даже на влажной напольной плитке, что дает возможность без риска падения посещать душ, однако он указал на недостатки и недоработки, касающиеся геометрии изделия, и внес конструктивные предложения по его улучшению. Его мнение для нас очень важно, и мы, учитывая отзыв, проведем корректировку модели протеза и организуем повторное тестирование на других ампутантах. Внести корректировки будет несложно ввиду простоты технологии», — рассказала студентка механико-математического факультета НГУ Дарья Коростовская.

Еще одна новая разработка группы биомеханики и медицинского инжиниринга НГУ — стелька давления, которая позволит точно определить фазы шага и асимметрию походки. Эта «умная» стелька тестировалась ранее вместе с системой захвата движений для анализа кинематики походки. Изобретение позволит специалистам протезных центров анализировать распределение нагрузок между здоровыми и ампутированными конечностями, оценивать распределение давления по стопам или протезам и динамику реабилитации вне клиники. Проект получил поддержку Фонда содействия инновациям в рамках конкурса «Студенческий стартап».

«На видео, записанном нами при тестировании стельки, видно распределение нагрузки по стопе при ходьбе. Важно, что с ее помощью становится возможным разделять циклы походки на фазы опоры и переноса. Перед нами открывается возможность анализировать их соотношение и делать выводы насчет показателя асимметрии походки ампутантов, важного для отслеживания реабилитации и правильной постановки протеза. При диагностике биомеханики походки ампутантов такие стельки помещаются в обувь под здоровую стопу пациента и под протез. Для передачи и считывания данных со стельки мы разработали программное обеспечение для обработки и визуализации данных», — рассказала студентка механико-математического факультета НГУ Татьяна Шашкина.

Молодые исследователи планируют объединить систему захвата движений с «умной» стелькой. В ходе ранних исследований ребята пришли к выводу, что совмещение технических решений позволит проводить более полный анализ походки. Система захвата движений фиксирует кинематику походки, а стелька — давление стопы и протеза на поверхность. Совмещая эти данные, можно отслеживать биомеханические показатели и симметрию походки пациентов, важные для оценки прохождения реабилитации и корректирования настройки протезов. Разработка вызвала интерес у представителей центров протезирования «Алорто» и «Орто-Инновации».

«Мы будем рады сотрудничеству с этими и другими протезными центрами, в том числе потому, что при совместном тестировании мы сможем пополнить базу данных кинематики походки пациентов с ампутацией нижних конечностей, которую в настоящий момент формируем в ходе совместной работы с новосибирским филиалом Московского протезно-ортопедического предприятия. К тому же, на форуме мы получили запрос на разработку адаптивной культеприемной гильзы ноги с использованием технологии 3D-печати по аналогии с уже существующей у нас разработкой культеприемной гильзы руки. Именно этим мы и намерены заняться в ближайшем будущем», — рассказал руководитель группы, кандидат физико-математических наук Владимир Сердюков.

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.