Сравнительный анализ прочности гильз транстибиальных протезов, изготовленных по традиционной и аддитивной технологии Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Сравнительный анализ прочности гильз транстибиальных протезов, изготовленных по традиционной и аддитивной технологии

Приходько С.А., Николаенко А.Н., Ерисов Я.А., Кузин А.О.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»

Резюме
Аддитивное производство или 3D печать в ортопедической технике - современный и перспективный способ изготовления индивидуальных протезных модулей (гильз). Актуальным остается вопрос механической прочности и долговечности 3D печатных гильз, так как от этих характеристик напрямую зависит безопасность пациента. Целью данного исследования стала оценка возможности безопасного использования аддитивных гильз протезов нижних конечностей у пациентов с транстибиальной и трансфеморальной ампутацией, изготовленных методом FDM, путем проведения статических стендовых испытаний. В качестве материала для изготовления аддитивных гильз был выбран конструкционный композит на основе ABS c содержанием стекловолокна 12%. Исследование предельной прочности проводили в составе экзопротеза голени при статическом нагружении. Сравнение характеристик аддитивных гильз проводили с гильзами аналогичной формы, изготовленными по технологии ламинирования из двухкомпонентной термосмолы. Предельная прочность гильз, изготовленных из конструкционного композита на основе ABS c содержанием стекловолокна 12% методом аддитивного производства, превзошла проверочную испытательную силу в 6840 H. Таким образом, данные изделия могут быть безопасны для их использования в составе полной конструкции протезов для пациентов с транстибиальной и трансфеморальной ампутацией и рекомендованы для проведения клинической апробации.

Ключевые слова
ISO 10328, испытание прочности гильз, 3D печать гильз, техническая ортопедия, FDM печать, протезирование нижних конечностей

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1. Stenvall E, Flodberg G, Pettersson H, Hellberg K, Hermansson L, Wallin M, Yang L (2020) Additive Manufacturing of Prostheses Using Forest-Based Composites. Bioengineering 7:103. https://doi.org/10.3390/bioengineering7030103

2. Bombek M, Vesenjak U, Pisek M, Vidmar G, Knez S, Medved S (2021) Mechanical testing of laminated composite materials for prosthetic sockets. Materiali in tehnologije. https://doi.org/10.17222/mit.2021.232

3. Pousett B, Lizcano A, Raschke SU (2019) An investigation of the structural strength of transtibial sockets fabricated using conventional methods and rapid prototyping techniques. Canadian Prosthetics & Orthotics Journal. https://doi.org/10.33137/cpoj.v2i1.31008

4. Quinlan J, Yohay J, Subramanian V, Poziembo B, Fatone S (2020) Using mechanical testing to assess the effect of lower-limb prosthetic socket texturing on longitudinal suspension. PLoS One 15:e0237841. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0237841

5. ISO 10328:2016 (2016) - Prosthetics ? Structural testing of lower-limb prostheses Requirements and test methods. https://www.iso.org/standard/70205.html. Accessed 22 Mar 2022

6. Jweeg MJ, Hammoudi ZS, Alwan BA (2018) Optimised Analysis, Design, and Fabrication of Trans-Tibial Prosthetic Sockets. IOP Conf Ser Mater Sci Eng 433:012058. https://doi.org/10.1088/1757-899X/433/1/012058

7. ASTM D638-14. (2017) Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. https://www.astm.org/d0638-14.html. Accessed 21 Mar 2022

8. Gariboldi F, Pasquarelli D, Cutti AG (2022) Structural testing of lower-limb prosthetic sockets: A systematic review. Med Eng Phys 99:103742 https://doi.org/ 10.1016/j.medengphy.2021.103742

9. Golovin MA, Marusin N V., Petrauskas M V., Fogt E V., Sufelfa AR (2020) 3D-printed BK and AK Prosthetic Socket Testing System. In: 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). IEEE, pp 124-126. https://doi.org/10.1109/EIConRus49466.2020.9039335

10. ГОСТ Р ИСО 10328-2021 (2021) Протезы. Испытания конструкции протезов нижних конечностей. Требования и методы испытаний. https://allgosts.ru/11/180/gost_r_iso_10328-2021. Accessed 21 Mar 2022

11. Г.Н. Пономаренко под. ред. Реабилитация инвалидов: национальное руководство. Краткое издание. (2020) https://doi.org/10.33029/9704-5618-7-REI2020-1-544

12. Dumas A (2020) An Experimental Investigation of the Material Behavior of FDM PCTG Sockets. McNair Scholars Research Journal 13:

13. Górski F, Wichniarek R, Kuczko W, Żukowska M (2021) Study on Properties of Automatically Designed 3D-Printed Customized Prosthetic Sockets. Materials 2021, Vol 14, Page 5240 14:5240. https://doi.org/ 10.3390/MA14185240

14. Syrlybayev D, Zharylkassyn B, Seisekulova A, Akhmetov M, Perveen A, Talamona D (2021) Optimisation of Strength Properties of FDM Printed Parts?A Critical Review. Polymers 2021, Vol 13, Page 1587 13:1587. https://doi.org/ 10.3390/polym13101587

15. Г.Н. Пономаренко под. ред. Протезирование и ортезирование: цифровая трансформация. СПб, ФНЦРИ им. Г.Н. Альбрехта (2022).