Politechnika pracuje nad tanią protezą dłoni dla dzieci, której części będzie można wymieniać

Każdego roku na świecie ok. 185 tys. osób poddawanych jest amputacji. Szacuje się, że do 2050 r. ta liczba podwoi się. Z analiz Eweliny Drelich, absolwentki studiów inżynierskich na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (PW) wynika, że dzieci dostają na początku tylko protezy estetyczne, które zapewniają im jedynie podstawowe chwyty.

- Są one bardzo małe i dlatego trudno jest dostosować wielkość bardziej zaawansowanej protezy do dziecka, aby była odpowiednio lekka i wszystko dobrze działało - tłumaczy Ewelina Drelich, obecnie studentka Wydziału Elektroniki i Technik PW, cytowana na stronach internetowych Politechniki Warszawskiej.

Zespół z Politechniki Warszawskiej pracuje nad modułową protezą dłoni dla dzieci

Dlatego chciała ona stworzyć protezę dla dzieci, która jest w możliwie największym stopniu funkcjonalna, a cały mechanizm byłby zamknięty w dłoni.

- Większość protez jest przeznaczona dla osób, które mają amputację dużo wyżej, czyli z wyłuszczeniem w stanie łokciowym lub przed nim. Mechanizm jest zawarty głównie w części przedramiennej - zauważa Drelich.

Pomysłodawczyni prac nad protezą dłoni chce umożliwić zakup takiej protezy jak największemu gronu odbiorców - stąd pomysł, by była ona modułowa.

- Wiadomo, że dziecko rośnie, więc jego proteza potrzebuje przebudowy. Aby nie kupować nowej, można wymieniać tylko te najważniejsze części – modułowe, szkieletowe. Cały mechanizm, który będzie zużywał się dużo wolniej, pozostanie ten sam, co zmniejszy koszty protezy - wyjaśniła Drelich.

Obecnie naukowcy pracują nad kciukiem

Obecnie zespół PW pracuje nad protezą kciuka.

- To jeden z najbardziej zaawansowanych palców, jeżeli chodzi o protezę dłoni i wymaga najwięcej pracy - mówi dr inż. Witold Rządkowski z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa, kierownik projektu, cytowany na stronach uczelni.

- To palec, którego tak naprawdę nie da się zastąpić. Bez każdego z pozostałych da się funkcjonować właściwie w niezmieniony sposób, a bez kciuka nie - dodaje.

Jak informuje PW, „zmieniona została koncepcja ruchu”, gdyż na początku sprężyny w przegubach miały zapewniać zamknięcie się dłoni”. Teraz to silniczki będą naciągać dłoń, a sprężyny będą ją prostować. Pozwoli to zachować większą antropomorficzność dłoni.

Modułowa proteza dłoni dla dzieci: jak powstał jej kształt?

- Obecny kształt powstał na podstawie zdjęć rentgenowskich i został odwzorowany w programie komputerowym SolidWorks, a następnie przeskalowany, żeby jak najbardziej przypominał kształt ludzkiego kciuka i aby zapewnić jak najlepsze doznania osobie, która miałaby takiego kciuka używać - mówi Ewelina Drelich.

W ramach pracy inżynierskiej studentki powstał wyjściowy model komputerowy dłoni. Teraz zespół pracuje nad projektem rzeczywistym – na razie w formie wydruków w technologii FDM (Fused Deposition Modeling) – metodą druku 3D polegająca na nanoszeniu termoplastycznego materiału warstwa po warstwie, a także druku żywicą.

- Dzięki takim elementom szkieletowym będzie można personalizować kciuk przy zachowaniu całego mechanizmu wewnątrz. Będzie można go przekładać, a kiedy palec będzie rosnąć – wydłużać jedynie poszczególne segmenty.

Naukowcy w projekcie pracują nad jednym palcem i chcą, żeby zachowywał się, miał tą samą kinematykę ruchu jak ludzki kciuk, a także dawał podobne siły uchwytu.

- Temat jest bardzo rozwojowy. W przypadku dobrych wyników moglibyśmy się skupić na całej dłoni, zbudować odpowiedni mechanizm i pracować nad jego miniaturyzacją. Później moglibyśmy pomyśleć o testach przez osoby po amputacji - podkreślił dr inż. Witold Rządkowski.

Oprócz inż. Eweliny Drelich i dr. inż. Witolda Rządkowskiego w projekcie uczestniczą: dr hab. inż. Monika Kwacz, prof. uczelni z Wydziału Mechatroniki, dr hab. inż. Jacek Dziurdź, prof. uczelni z Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych, dr inż. Michał Kowalik z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa oraz studenci: Jan Tracz i Adam Cisowski.

Projekt „Antropomorficzna proteza dłoni – budowa i badanie funkcjonowania prototypu kciuka” znalazł się w gronie laureatów konkursu na granty badawcze „BIOTECHMED-2: Start” Centrum Badawczego POB Biotechnologia i Inżynieria Biomedyczna.

Podobne prace nad tanim, łatwym do wymiany i dostępnym modelem protezy, wydrukowanym na drukarce 3D, prowadzą studenci AGH w Krakowie.

PRZECZYTAJ TAKŻE: Innowacyjne techniki chirurgii rekonstrukcyjnej pozwalają uniknąć amputacji kończyn u dzieci

Bioniczna proteza ręki na targach w Norymberdze