Dispositivo de alineación de la rodilla – Unidad de Investigación Ortésica y Evaluación Locomotriz

Problema

Los dispositivos de alineación de rodilla (KAD) se utilizan en el Laboratorio de Marcha de la Unidad de Investigación Ortésica y Evaluación Locomotriz (ORLAU) en el diagnóstico de pacientes con dificultades de movilidad.

Funcionan midiendo dónde se dobla la rodilla del la rodilla del paciente se dobla como parte de la medición de la marcha. En primer lugar, un conjunto de cámaras de infrarrojos sigue los marcadores reflectantes que se colocan en el cuerpo del del paciente para crear modelos 3D de la persona, que los especialistas utilizan para estudiar el movimiento y decidir qué tratamiento de rehabilitación es necesario.

Normalmente, ocho pacientes a la semana en ORLAU requieren una evaluación con esta herramienta para analizar el movimiento y decidir un plan de rehabilitación.

Conjunto de fabricantes de frente utilizado en el análisis de la marcha (KADs marcados en rojo). KADs utilizados para calibrar estáticamente el sistema VICON para el eje de la rodilla (el eje alrededor del cual se dobla la rodilla, asumiendo que es una “bisagra perfecta”.

Los KAD originales con los que ORLAU con los que trabajaba eran anticuados y se habían vuelto inalcanzables. Los muelles del dispositivo dispositivo eran propensos a romperse y las almohadillas de espuma proporcionaban muy poco contacto con la zona de la rodilla, por lo que se salían de su sitio con frecuencia.

Además, muchos pacientes ortopédicos tienen dificultades para caminar o padecen enfermedades debilitantes como la parálisis cerebral, por lo que la colocación del dispositivo original podría ser bastante incómoda y desafiante, ya que requeriría que el paciente estuviera de pie demasiado tiempo y, por tanto, causaría un estrés innecesario.

SOLUCIÓN:

Ricoh 3D había trabajado con ORLAU en la producción de un dispositivo de palanca ortopédica, por lo que su equipo clínico era consciente de la capacidad de de la impresión 3D para mejorar las herramientas médicas y crear formas orgánicas adecuadas para volumen. Por ello, esta nueva pieza se diseñó específicamente para AM y se creó un prototipo en FDM, que no era lo suficientemente preciso para el uso final. para el uso final, lo que llevó al equipo de Ingeniería de Rehabilitación de ORLAU a ponerse en contacto con Ricoh 3D.

Gracias a la libertad de la impresión 3D, el equipo pudo diseñar características mejoradas en la pieza para perfeccionar la ergonomía para el paciente y la función para el personal clínico. La versión impresa en 3D tiene ahora una forma más ergonómica con una copa que se ajusta a la rodilla, lo que da lugar a una mayor superficie de contacto.

Esto ayuda al paciente en términos de comodidad, pero también ayuda al evaluador a preparar al paciente. Lo más importante es que un nuevo dispositivo puede instalarse mientras el paciente está sentado y cómodo, lo que es especialmente útil para los pacientes que tienen problemas para estar de pie.

Las almohadillas de contacto se diseñaron de forma cóncava para perfilar la rodilla y ofrecer una mayor superficie de contacto que una almohadilla plana, imitando así la forma natural de la rodilla. También se aumentó el tamaño de la almohadilla para mejorar el área de contacto y la estabilidad del dispositivo. El KAD original utilizaba un sistema de “muelle de reloj” que resultaba caro y tenía que ser sustituido regularmente. En la versión impresa en 3D se ha sustituido por un “cierre giratorio” estándar que se utiliza habitualmente en las zapatillas de ciclismo y, por tanto, es más fácil de conseguir.

Dentro de la pieza, el equipo de ingeniería de rehabilitación diseñó una flecha de referencia, similar a un retículo, para permitir la colocación para permitir la colocación precisa del dispositivo en un paciente. Esta inteligente adición garantiza la alineación entre ambas rodillas y una mayor precisión, lo que significa que la colocación es más sencilla y puede reproducirse eficazmente.

El análisis de elementos finitos proporcionó confirmación de que el diseño propuesto funcionaría en el entorno previsto con un sólido factor de seguridad incorporado, garantizando que los marcadores no se se desviaran demasiado cuando se ajustaran a la rodilla. También se aplicaron factores de carga y peso para generar la menor cantidad posible de material (y, por tanto, de costes).

Prueba FEA de desplazamiento de marcadores para garantizar que los marcadores no se desvían demasiado cuando se ajustan a la rodilla

Los marcadores son ahora fijos, en lugar de estar en un marco móvil. Los evaluadores de ORLAU ya han informado de que se trata de una gran mejora con respecto al antiguo sistema, que era difícil de configurar y colocar correctamente.

Debido a la sensibilidad de costes del NHS, el equipo de Ricoh 3D recomendó que la pieza se imprimiera en MJF Nylon 12, que es un que ofrece eficiencia de costes, así como la capacidad de producir detalles geométricos complejos. detalles geométricos complejos.

MJF parts exceeded the clinical team’s expectations in terms of accuracy and, therefore, ongoing production was rolled out to this material.

Keith Miller, Rehabilitation Engineer at ORLAU, said: “We’re absolutely delighted with the new KADs.

“El antiguo diseño era difícil e incómodo para el para el paciente y el evaluador. Los KAD rediseñados ofrecen una mejor experiencia experiencia del paciente, así como un diagnóstico más preciso.

“Es la segunda vez que nos asociamos con Ricoh 3D para mejorar nuestras herramientas médicas. Una vez más, nos ha impresionado la flexible gama de de tecnologías y materiales disponibles en Ricoh 3D, así como el apoyo al diseño de diseño.

“Ricoh 3D es el socio de fabricación ideal para nosotros y estoy seguro de que la impresión 3D encontrará muchas más soluciones para la ingeniería médica, y especialmente de rehabilitación, en los próximos años.”