Optimoitujen potilaskohtaisten transtibiaalisten proteesihylsyjen laskennallinen suunnittelu, valmistus ja arviointi

Otsikko: Optimoitujen potilaskohtaisten transtibiaalisten proteesihylsyjen laskennallinen suunnittelu, valmistus ja arviointi

Päätutkija: Dr. Hugh Herr

Tausta: Tämän sovelluksen yleistavoite on kehittää ja kliinisesti arvioida mekaanisten rajapintojen laskennallista ja tietopohjaista suunnittelu- ja valmistuskehystä, joka tuottaa kvantitatiivisesti transtibiaalisia proteesihylsyjä nopeammin ja kustannustehokkaammin kuin perinteiset prosessit. Perinteisesti proteesihylsyn valmistus on ollut käsityötä, joka perustuu ensisijaisesti proteesin kokemukseen. Vaikka tietokoneavusteisessa suunnittelussa ja tietokoneavusteisessa valmistuksessa (CAD/CAM) on edistytty, suunnitteluprosessi pysyy manuaalisena. Prosessin manuaalinen luonne tarkoittaa, että sitä ei voida toistaa ja se ei tällä hetkellä ole suurelta osin tietopohjaista, ja kvantitatiivisia tietoja joko ei saada tai niitä ei käytetä riittävästi. Lisäksi epämukavuus, iho-ongelmat ja painehaavojen muodostuminen ovat edelleen yleisiä. Ehdotetun laskennallisen mallinnuskehyksen kautta saadaan käyttöön toistettavissa oleva, tietoon perustuva ja potilaskohtainen suunnitteluprosessi, joka perustuu tieteellisiin perusteisiin.

Tavoite/hypoteesi: Tämän ehdotuksen päähypoteesi on, että hylsy, joka on suunniteltu käyttämällä uutta laskennallista suunnittelukehystä, vastaa tai parempi kuin perinteinen (proteesilääkärin suunnittelema) pistorasia seuraavilta osin: 1) kävelysymmetria, 2 ) ihokosketuspaineet, 3) ihon pintalämpötila ja 4) mukavuus kyselylomakkeella arvioituna. Hypoteesiamme tukevat esitetyt pilottitiedot, jotka osoittavat alentuneita tai vastaavia ihokosketuspaineita ja koehenkilöiden raportoituja mukavuustasoja useilla kriittisillä anatomisilla alueilla.

Tarkat tavoitteet: 1) Aihekohtainen biomekaaninen mallinnus N=18 koehenkilölle, 2) N=18 koehenkilön pistokkeiden laskennallinen suunnittelu ja valmistus ja 3) Uusien pistorasioiden kliininen arviointi N=18 koehenkilölle.

Tutkimuksen suunnittelu: Tähän tutkimukseen rekrytoidaan 18 kohortti. MRI- tai CT-tiedot tallennetaan kaikista koehenkilöistä. Kuvasegmentoinnin avulla rakennetaan geometrisesti tarkkoja 3D-elementtianalyysimalleja (FEA). Tuloksena saatuja ennustavia FEA-malleja käytetään sitten uudessa, dataohjatussa ja automatisoidussa proteesihylsyjen laskennallisessa suunnittelukehyksessä proteesin hylsyjen suunnitteluun kaikille koehenkilöille. Kehys optimoi hylsyjen suunnittelut, jotka on arvioitu ihokosketuspaineen ja sisäisen kudoksen jännityksen perusteella, virtuaalisten testikantojen iteratiivisen säädön avulla. Lopulliset suunnitelmat tulostetaan myöhemmin 3D:llä. Arvioidakseen proteesin hylsyjä kunkin koehenkilön kohdalla jokainen tutkittava tekee seisoma- ja kävelyharjoituksen käyttämällä tavanomaisia ​​hylsyjä tai uusia hylsyjä. Sillä välin ihokosketuspaineet ja -lämpötilat tallennetaan, kävelysymmetriatiedot kerätään ja istukkamukavuus arvioidaan kyselylomakkeella. Yhdessä nämä tiedot tarjoavat kvantitatiivisen ja laadullisen arvioinnin ja vertailun uusista ja perinteisistä pistorasiasta.