Con el crecimiento de la impresión 3D, Es totalmente posible imprimir en 3D su propia prótesis a partir de modelos que se encuentran en bases de datos de código abierto.

Pero esos modelos carecen de interfaces de usuario electrónicas personalizadas como las que se encuentran en costosos, prótesis de última generación.

Ahora, un profesor de Virginia Tech y su equipo interdisciplinario de estudiantes investigadores universitarios han logrado avances en la integración de sensores electrónicos con prótesis impresas en 3D personalizadas, un desarrollo que algún día podría conducir a prótesis eléctricas más asequibles.

Esta investigación recién publicada del laboratorio de Blake Johnson, un profesor asistente de Virginia Tech en ingeniería industrial y de sistemas, dio un paso adelante en la mejora de las funcionalidades de los sistemas portátiles personalizados impresos en 3D.

Al integrar sensores electrónicos en la intersección entre una prótesis y el tejido del usuario, los investigadores pueden recopilar información relacionada con la función y la comodidad de la prótesis, como la presión a través del tejido del usuario, que pueden ayudar a mejorar más iteraciones de estos tipos de prótesis.

La integración de materiales dentro de las regiones de ajuste de forma de las prótesis impresas en 3D a través de una técnica de impresión conformada en 3D, en lugar de la integración manual después de la impresión, también podría allanar el camino para oportunidades únicas para igualar la dureza del tejido del usuario e integrar sensores en diferentes ubicaciones a través de la interfaz de ajuste de forma. A diferencia de la impresión 3D tradicional que implica depositar material capa por capa sobre una superficie plana, La impresión 3D conformal permite la deposición de materiales en superficies y objetos curvos.

Según Yuxin Tong, un estudiante graduado de ingeniería industrial y de sistemas y primer autor del estudio publicado, el objetivo final es crear prácticas y procesos de ingeniería que puedan llegar a la mayor cantidad de personas posible, comenzando con un esfuerzo para ayudar a desarrollar una prótesis para un adolescente local.

"Ojalá, Todos los padres pueden seguir la descripción del artículo que publicamos y desarrollar una prótesis de mano personalizada de bajo costo para su hijo. "Dijo Tong.

Desarrollar las prótesis integradas con sensores electrónicos, los investigadores comenzaron con datos de escaneo 3-D, que es similar a tomar fotografías en varios ángulos para obtener la forma completa de un objeto; en este caso, un molde de la extremidad del adolescente.

Luego utilizaron datos de escaneo 3-D para guiar la integración de sensores en la cavidad de ajuste de forma de la prótesis utilizando una técnica de impresión 3D conformada.

El proceso desarrollado por el equipo de investigación se prestará a nuevas aplicaciones en medicina personalizada y diseño de sistemas portátiles.

"La personalización y modificación de las propiedades y funcionalidades de las interfaces de sistemas portátiles mediante el escaneo 3-D y la impresión 3-D abre la puerta al diseño y fabricación de nuevas tecnologías para la asistencia humana y el cuidado de la salud, además de examinar cuestiones fundamentales asociadas con la función y comodidad de los sistemas portátiles, "Dijo Johnson.

La investigación de Johnson sobre las manos protésicas se inspiró cuando se enteró de la hija de su colega, Josie Fraticelli, luego de 12 años, que había nacido con síndrome de banda amniótica. Mientras está en el útero, el desarrollo de su mano se detuvo. Las bandas amnióticas en forma de cuerda restringían el flujo sanguíneo y afectaban el desarrollo de la mano derecha, provocando una falta de formación más allá de los nudillos.

Johnson utilizó su experiencia en investigación relacionada en biofabricación aditiva y un equipo de investigadores universitarios interdisciplinarios para imprimir en 3D la mano biónica de Fraticelli que se convertiría en la base de la investigación ahora publicada.

Mientras trabajaban con Fraticelli, continuaron ajustando el prototipo protésico desarrollando nuevas técnicas de fabricación aditiva que permitirían un mejor ajuste a la palma de Fraticelli, creando un ambiente más cómodo, dispositivo protésico de ajuste de forma.

Validaron que la personalización de la prótesis aumentó el contacto entre el tejido de Fraticelli y la prótesis en casi cuatro veces en comparación con los dispositivos no personalizados. Esta área de contacto aumentada les ayudó a identificar dónde desplegar las matrices de electrodos sensores para probar la distribución de la presión, lo que les ayudó a mejorar aún más el diseño.

Los experimentos de detección se realizaron utilizando dos prótesis personalizadas con y sin matrices de electrodos de detección. Al realizar estos experimentos con Fraticelli, descubrieron que la distribución de la presión era diferente cuando relajó la mano en lugar de sostenerla en una postura flexionada.

"El desajuste entre la piel suave y la interfaz rígida sigue siendo un problema que reducirá la conformidad, ", dijo Tong." Los conjuntos de electrodos de detección pueden abrir otra nueva área para mejorar el diseño de la prótesis desde la perspectiva de distribuir un mejor equilibrio de presión ".

En general, Fraticelli siente que la nueva prótesis personalizada mejora su nivel de comodidad. Dado que su mano es suave y cambiante bajo diferentes posturas y el material protésico es rígido y fijo, el nivel de conformidad puede seguir cambiando.

Las prótesis personalizadas todavía tienen espacio para mejoras, y el equipo de Johnson continuará investigando y desarrollando nuevas técnicas en la fabricación aditiva para realizar mejoras en los dispositivos biónicos portátiles.