3D-печатный «гипс» подстроили под тепло пациентов

Инженеры из США и Нидерландов разработали новый метод создания жестких каркасов для фиксации частей тела с переломом кости, аналогичных гипсовым повязкам. Они предложили учитывать при расчете конструкции корсета не только индивидуальную форму этой части тела конкретного пациента, но и особенности ее тепловыделения. Разработка была представлена на конференции UIST 17.

При переломах конечностей пациентам накладывают, как правило, гипсовую повязку, которая позволяет жестко зафиксировать две части кости для дальнейшего срастания. У таких повязок есть серьезный недостаток — рука или другая конечность остается постоянно закрытой в течение долгого периода времени, что может доставлять дискомфорт, а также ее нельзя мочить водой. Из-за этого инженеры разрабатывают альтернативные методы фиксации костей.

Как и в случае со многими другими областями, инженеры приспособили для этого 3D-печать. Для создания модели область тела сканируется с помощью точного 3D-сканера, а затем преобразуется в файл для печати. Как правило, такие модели состоят не из сплошного материала, а представляют собой сетку из многоугольников. При этом тратится гораздо меньшее количество материала, а также позволяет воздуху свободно проникать к коже.

Инженеры решили доработать эту технологию, и учитывать при создании модели еще один параметр. Дело в том, что разные части человеческого тела выделяют тепло с разной интенсивностью, поэтому им необходимо обеспечить разный теплоотвод. Для этого авторы разработки предложили снимать с помощью тепловизора тепловую карту части тела, причем не только открытом состоянии, но и закрыв конечность, и тем самым затруднив отвод тепла.

После этого специальный алгоритм объединяет данные сканирования формы и тепловыделения, и разбивает поверхность части тела на диаграмму Вороного. В результате формируется модель для 3D-печати, в которой наиболее тепловыделяющие части тела покрыты наибольшими многоугольниками. Для обеспечения достаточной прочности алгоритм также меняет толщину пластика при печати.

Исследователи протестировали метод на фиксирующих каркасах для рук, ног и шеи. Они попросили добровольцев надеть их, и поносить в течение некоторого времени, и для сравнения провели тепловизорную съемку до и после этого. Выяснилось, что кожа людей, носивших оптимизированную для тепловыделения конструкцию, оказалась холоднее.

По просьбе N+1 новость прокомментировал травматолог-ортопед Александр Каргальцев:

В 2016 году американские школьники напечатали на 3D-принтере поддерживающий ботинок для поврежденной лапы очкового пингвина из местного аквариума.

Григорий Копиев