Progetto Polio
Progettazione di un tutore bi-articolare o tri-articolare per l'arto inferiore, personalizzato sulle caratteristiche antropometriche del singolo e sulla cinematica roto-traslatoria del ginocchio
Il progetto ha come scopo la realizzazione di un tutore per l’arto inferiore (quale un dispositivo medico esterno di primo grado) che propone una cinematica più corrispondente possibile a quella fisiologica roto-traslatoria dell’arto inferiore ed in particolare del ginocchio e progettato sulle reali dimensioni del paziente in seguito ad esame radiologico.
A tale scopo si è fatto ricorso all’analisi tridimensionale delle immagini ricavate da TAC con la quale è possibile realizzare un tutore bi-articolare o tri-articolare perfettamente personalizzato; si fa presente che i tutori bi-articolari vengono in genere utilizzati da pazienti con esiti di poliomielite o malattie che portano ad un grave deficit muscolare che compromette il mantenimento dell’atteggiamento lungo dell’arto inferiore in maniera autonoma, mentre i tutori tri-articolari in genere sono utilizzati da pazienti con gravi problematiche al sistema nervoso (paraplegia) o negli esoscheletri utilizzati sia nel campo riabilitativo sia in quello militare.
Per garantire che il tutore rispecchi il più fedelmente possibile la cinematica dell’arto inferiore del paziente, al fine di non trasmettere tensioni nocive al sistema articolare, il tutore deve avere gli snodi articolari in analogia con il moto fisiologico della singola articolazione accompagnata che, peraltro, ognuna deve essere allineata con il relativo asse di movimento fisiologico.
Per corrispondere a tali precise caratteristiche si è utilizzo di uno snodo a raggio di rotazione variabile che viene posto all’altezza del ginocchio in quanto propone un moto roto-traslatorio analogo al moto fisiologico dell’articolazione accompagnata mentre per la caviglia e l’anca si sono progettati snodi con un unico raggio di rotazione.
La personalizzazione del sistema, come già accennato, viene articolata :
1 - ricerca del centro della testa del femore;
2 - ricerca dell’asse passante per il centro iniziale rotazione del ginocchio attorno al quale si sviluppa il moto roto-traslatorio del dispositivo meccanico;
3 - ricerca dell’asse passante per il centro di rotazione astragalico;
4 - misura delle distanze tra i singoli assi articolari ginocchio/anca e ginocchio/caviglia sia lateralmente che medialmente sui segmenti ossei femorale ed astragalico;
5 - realizzazione di un modello “epiteliale” dell’arto inferiore con l’evidenza esterna degli assi articolari rilevati sulla parte ossea femorale ed astragalica;
6 - progettazione delle barre che uniscono gli snodi (ginocchio/caviglia o anca/ginocchio/caviglia) sull’esatta misura riscontrata tra gli assi di rotazione;
7 - sistemazione delle barre sul modello “epiteliale” facendo coincidere il posizionamento degli assi “fisiologici” con quelli meccanici di ginocchio, caviglia e anca;
8 - realizzazione del sistema di collegamento e fissaggio tra le barre (mediale e laterale) progettate sui reali volumi della coscia e del polpaccio;
9 - anatomizzazione delle barre laterali secondo il profilo del modello “epiteliale” dell’arto.
Lo stesso sistema di analisi e progettazione può essere semplificato ed utilizzato per la realizzazione di tutori mono-articolari tipicamente prescritti per la traumatologia del ginocchio.
Ulteriore aspetto da non dimenticare è costituito dal fatto che tutto il progetto è basato sulla manipolazione tridimensionale software e quindi è possibile ricevere da remoto di un file DICOM (ricavato da TAC) tramite posta elettronica, effettuare l’elaborazione tridimensionale delle immagini in locale e la progettazione del tutore per poi inviarlo in formato stl o dxf a destinazione dove può essere realizzato con metodo tradizionale o stampa 3D utilizzando il modello “epiteliale quale supporto.
A tale scopo si è fatto ricorso all’analisi tridimensionale delle immagini ricavate da TAC con la quale è possibile realizzare un tutore bi-articolare o tri-articolare perfettamente personalizzato; si fa presente che i tutori bi-articolari vengono in genere utilizzati da pazienti con esiti di poliomielite o malattie che portano ad un grave deficit muscolare che compromette il mantenimento dell’atteggiamento lungo dell’arto inferiore in maniera autonoma, mentre i tutori tri-articolari in genere sono utilizzati da pazienti con gravi problematiche al sistema nervoso (paraplegia) o negli esoscheletri utilizzati sia nel campo riabilitativo sia in quello militare.
Per garantire che il tutore rispecchi il più fedelmente possibile la cinematica dell’arto inferiore del paziente, al fine di non trasmettere tensioni nocive al sistema articolare, il tutore deve avere gli snodi articolari in analogia con il moto fisiologico della singola articolazione accompagnata che, peraltro, ognuna deve essere allineata con il relativo asse di movimento fisiologico.
Per corrispondere a tali precise caratteristiche si è utilizzo di uno snodo a raggio di rotazione variabile che viene posto all’altezza del ginocchio in quanto propone un moto roto-traslatorio analogo al moto fisiologico dell’articolazione accompagnata mentre per la caviglia e l’anca si sono progettati snodi con un unico raggio di rotazione.
La personalizzazione del sistema, come già accennato, viene articolata :
1 - ricerca del centro della testa del femore;
2 - ricerca dell’asse passante per il centro iniziale rotazione del ginocchio attorno al quale si sviluppa il moto roto-traslatorio del dispositivo meccanico;
3 - ricerca dell’asse passante per il centro di rotazione astragalico;
4 - misura delle distanze tra i singoli assi articolari ginocchio/anca e ginocchio/caviglia sia lateralmente che medialmente sui segmenti ossei femorale ed astragalico;
5 - realizzazione di un modello “epiteliale” dell’arto inferiore con l’evidenza esterna degli assi articolari rilevati sulla parte ossea femorale ed astragalica;
6 - progettazione delle barre che uniscono gli snodi (ginocchio/caviglia o anca/ginocchio/caviglia) sull’esatta misura riscontrata tra gli assi di rotazione;
7 - sistemazione delle barre sul modello “epiteliale” facendo coincidere il posizionamento degli assi “fisiologici” con quelli meccanici di ginocchio, caviglia e anca;
8 - realizzazione del sistema di collegamento e fissaggio tra le barre (mediale e laterale) progettate sui reali volumi della coscia e del polpaccio;
9 - anatomizzazione delle barre laterali secondo il profilo del modello “epiteliale” dell’arto.
Lo stesso sistema di analisi e progettazione può essere semplificato ed utilizzato per la realizzazione di tutori mono-articolari tipicamente prescritti per la traumatologia del ginocchio.
Ulteriore aspetto da non dimenticare è costituito dal fatto che tutto il progetto è basato sulla manipolazione tridimensionale software e quindi è possibile ricevere da remoto di un file DICOM (ricavato da TAC) tramite posta elettronica, effettuare l’elaborazione tridimensionale delle immagini in locale e la progettazione del tutore per poi inviarlo in formato stl o dxf a destinazione dove può essere realizzato con metodo tradizionale o stampa 3D utilizzando il modello “epiteliale quale supporto.
