Медицинские аспекты протезирования пациентов после ампутации на уровне голени с использованием цифровых технологий
Автор: Янковский Владимир Михайлович, Черникова Марина Владимировна, Кузичева Алина Дмитриевна, Фогт Елизавета Владимировна
Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii
Рубрика: Оригинальные статьи
Статья в выпуске: 4 т.28, 2022 года.
Бесплатный доступ
Введение. Цифровые технологии, используемые при протезировании пациентов с ампутационными культями, в основном носят экспериментальный характер. Это связано со сложностью моделирования формы культеприемника. Цель. Разработка методики аддитивного изготовления гильз протезов голени, позволяющей свести к минимуму отрицательные результаты за счет формирования электронной модели культеприемника с учетом анатомо-функциональных особенностей усеченной конечности. Материалы и методы. Исследование построено на изучении протезирования 20 человек. В зависимости от способа сканирования культи все пациенты разбиты на 3 группы. Результаты. Изучались результаты протезирования после сканирования обнаженной культи (9 чел.), с надетым силиконовым чехлом (6 чел.) и по предложенной методике с использованием заранее изготовленных закладных элементов (5 чел.). Анализ результатов показал преимущество предложенной методики сканирования. Данные подтверждены результатами клинического и инструментального обследования. Так коэффициент симметрии по времени переката через стопу в первой группе составил 0,55 ± 0,14, во второй группе - 0,63 ± 0,07 и в третьей - 0,85 ± 0,04. Обсуждение. Лучшие результаты в третьей группе связаны с благоприятным распределением нагрузки за счет использования закладных элементов. Одновременно упрощается обработка цифровой модели, при которой нет необходимости в разгрузке костных выступов. При сканировании обнаженной культи процесс обработки цифровой модели сложен, требует наличия профессиональных навыков. Также работа с виртуальной моделью исключает контакт с пациентом, что может быть причиной некорректной обработки цифровой модели. Использование же силиконового чехла снижает давление на костные выступы. Однако при резко скелетированной культе эластичных свойств чехла недостаточно, что приводит к травматизации тканей. Выводы. Проведенная работа показала, что повышение качества протезирования зависит от методики сканирования усеченной конечности. Использование предварительно установленных закладных элементов позволяет эффективно распределить нагрузку в гильзе и создать благоприятные условия для пользования протезом.
Аддитивные технологии, приемная гильза, протезирование, сканирование, культя голени, электронная модель
Короткий адрес: https://sciup.org/142235714
IDR: 142235714 | DOI: 10.18019/1028-4427-2022-28-4-495-502
Список литературы Медицинские аспекты протезирования пациентов после ампутации на уровне голени с использованием цифровых технологий
- Протез голени : а.с. 501758 СССР, А 61 F 1/08 / Забелин Л.П. № 2024074/28-13 ; заявл. 13.05.1974 ; опубл. 05.02.1976, Бюл. № 5.
- Приходько А.А., Виноградов К.А., Вахрушев К.А. Меры по развитию медицинских аддитивных технологий в Российской Федерации // Медицинские технологии. Оценка и выбор. 2019. № 2 (36). С. 10-15. DOI 10.31556/2219-0678.2019.36.2.010-015.
- Шкрум А.С., Катасонова Г.Р. Тенденции применения аддитивных технологий в различных предметных областях и в медицинской сфере // Уральский медицинский журнал. 2020. № 5 (188). С. 216-220. DOI 10.25694/URMJ.2020.05.38.
- A Review of the Application of Additive Manufacturing in Prosthetic and Orthotic Clinics from a Biomechanical Perspective / Y. Wang, Q. Tan, F. Pu, D. Boone, M. Zhang // Engineering. 2020. Vol. 6, No 11. P. 1258-1266. DOI: 10.1016/j.eng.2020.07.019.
- Sockets for Limb Prostheses: A Review of Existing Technologies and Open Challenges / L. Paterno, M. Ibrahimi, E. Gruppioni, A. Menciassi, L. Ricotti // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2018. Vol. 65, No 9. P. 1996-2010. DOI: 10.1109/TBME.2017.2775100.
- Design and Additive Manufacturing of Lower Limb Prosthetic Socket / A. Vitali, D. Regazzoni, C. Rizzi, G. Colombo // ASME 2017 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. 2017, November 3-9. Vol. 11. DOI: 10.1115/IMECE2017-71494.
- How infill percentage affects the ultimate strength of 3D-printed transtibial sockets during initial contact / L. Campbell, A. Lau, B. Pousett, E. Janzen, S.U. Raschke // Can. Prosthet. Orthot. I. 2018. Vol. 1, No 2. DOI: 10.33137/cpoj.v1i2.30843.
- Soh A.K., Soh C.K., Lau W.S. Method for the design and analysis of a non-linear anisotropic lower limb prosthetic socket // J. Biomed. Eng. 1990. Vol. 12, No 6. P. 470-476. DOI: 10.1016/0141-5425(90)90056-s.
- Протезирование и ортопедия. Классификация и описание узлов протезов. Часть 1. Классификация узлов протезов : ГОСТ Р ИСО 13405-12018. Введ. 2018.11.15. М. : Стандартинформ, 2018. 3 с.
- Протезы нижних конечностей. Технические требования : ГОСТ Р 53869-2021. Введ. 2021.12.01. М. : Стандартинформ, 2021. 10 с.
- Узлы протезов нижних конечностей. Технические требования и методы испытаний : ГОСТ Р 51191-2019. Введ. 2020.04.01. М. : Стандартинформ, 2019. 8 с.
- An experimental and theoretical framework for manufacturing prosthetic sockets for transtibial amputees / M.C. Faustini, R.R. Neptune, R.H. Crawford, W.E. Rogers, G. Bosker // IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 2006. Vol. 14, No 3. P. 304-310. DOI: 10.1109/TNSRE.2006.881570.
- Structure Sensor Pro. URL: https://structure.io/structure-sensor-pro (дата обращения 19.08.2021)
- Meshmixer. URL: https://www.meshmixer.com (дата обращения 19.08.2021)
- Rodin4D. URL: https://www.rodin4d.com/en,/ (дата обращения 19.08.2021)
- Autodesk Fusion 360. URL: https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview (дата обращения 19.08.2021)
- Idea Maker. URL: https://www.raise3d.com/ideamaker/ (дата обращения 19.08.2021)
- Dielectric Manufacturing. URL: https://dielectricmfg.com/knowledge-base/petg/ (дата обращения 19.08.2021)
- Lilja M., Johansson S., Oberg T. Relaxed versus activated stump muscles during casting for trans-tibial prostheses // Prosthet. Orthot. Int. Vol. 23, No 1. P. 13-20. DOI: 10.3109/03093649909071606.
- A finite element model to assess transtibial prosthetic sockets with elastomeric liners / J.C. Cagle, P.G. Reinhall, K.J. Allyn, J. McLean, P. Hinrichs, B.J. Hafner, J.E. Sanders // Med. Biol. Eng. Comput. 2018. Vol. 56, No 7. P. 1227-1240. DOI: 10.1007/s11517-017-1758-z.
- Изготовление лечебно-тренировочного протеза голени с полноконтактной приемной гильзой : учеб. пособие / К.К. Щербина, В.М. Янковский, В.Г. Сусляев, Ю.И. Замилацкий, А.О. Андриевская, Ю.И. Жданов, А.В. Сокуров, Т.В. Ермоленко ; под ред. Г.Н. Пономаренко. СПб. : ЦИАЦАН, 2019. 31 с.
- Новая медицинская технология протезирования и физической реабилитации после ампутации нижней конечности / В.Г. Сусляев, К.К. Щербина, Л.М. Смирнова, А.В. Сокуров, Т.В. Ермоленко // Вестник медицинского института "РЕАВИЗ": реабилитация, врач и здоровье. 2019. № 2 (38). С. 121-129.
- Баумгартнер Р., Ботта П. Ампутация и протезирование нижних конечностей : пер. с нем. М. : Медицина, 2002. 486 с.
- Методы оценки реабилитационной эффективности протезирования нижних конечностей : ГОСТ 53871-2021. Введ. 2021.12.01. М.: Стандартинформ, 2021. 12 с.
- Диа^ед-М - аппаратно-программный комплекс для регистрации, отображения и обработки информации о динамике распределения давления между стопой и опорной поверхностью. URL: http://www.diaserv.ru/ (дата обращения: 18.10.2021).
- The Application of Rapid Prototyping for the Design and Manufacturing of Transtibial Prosthetic Socket / L.H. Hsu, G.F. Huang, C.T. Lu, C.W. Lai, Y.M. Chen, I.C. Yu, H.S. Shih // Materials Science Forum (MSF). 2008. Vol. 594. P. 273-280. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.594.273.
- Tay F.E.H., Manna M.A., Liu L.X. A CASD/CASM method for prosthetic socket fabrication using the FDM technology // Rapid Prototyp. J. 2002. Vol. 8, No 4. P. 258-262. DOI: 10.1108/13552540210441175.
- CAD/CAM evaluation of the fit of transtibial sockets for transtibial amputation stumps / K. Isozaki, M. Hosoda, T. Masuda, S. Morita // J. Med. Dent. Sci. 2006. Vol. 53, No 1. P. 51-56.
- Gubbala G.R., Inala R. Design and development of patient-specific prosthetic socket for lower limb amputation // Material Science, Engineering and Applications. 2021. Vol. 1, No 2. P. 32-42. DOI: 10.21595/msea.2021.22012.
- Shuxian Z., Wanhua Z., Bingheng L. 3D reconstruction of the structure of a residual limb for customising the design of a prosthetic socket // Med. Eng. Phys. 2005. Vol. 27, No 1. P. 67-74. DOI: 10.1016/j.medengphy.2004.08.015.
- Additive manufacturing of custom orthoses and prostheses - A review / R.K. Chen, Yu-anJin, J. Wensman, A. Shih // Additive Manufacturing. 2016. Vol. 12, Part A. P. 77-89. DOI: 10.1016/j.addma.2016.04.002.
- Computer-aided manufacturing in prosthetics: various possibilities using industrial equipment / J.S. Rovick, R.B. Chan, R. Van Vorhis, D.S. Childress // Proceedings of the 7th World Congress of the International Society for Prosthetics and Orthotics (ISPO). IL, Chicago, 1992, pp. 24.