Studium wykonalności dotyczące stosowania inteligentnych szablonów łączących metody rektyfikacji z określonymi cechami pacjenta w celu dopasowywania leja protetycznego przez piszczel

Dobrze dopasowany i wygodny lej protetyczny jest pilnym priorytetem dla 170 milionów osób na całym świecie po amputacji, ponieważ uniemożliwia ludziom osiągnięcie swoich celów i uczestnictwo w społeczeństwie. Dla klinik oferujących lejki wzrasta zapotrzebowanie na protezy kończyn, wzrastają koszty i brakuje protetyków (osób dopasowujących kończyny do pacjentów). Lejek protetyczny łączy pozostałą kończynę człowieka z resztą kończyny protetycznej. Niewłaściwe dopasowanie lejka protetycznego powoduje podrażnienie skóry, powstawanie pęcherzy, a w najgorszym przypadku owrzodzenia. Spowoduje to również, że pacjenci będą całkowicie rezygnować z stosowania protez lub powtarzać wizyty w klinice. Gniazda te są skomplikowane w projektowaniu ze względu na różnice w kształcie kończyn pacjenta, właściwościach skóry i zdolności do tolerowania nacisku. Dlatego istnieje potrzeba wspierania protetyków, aby osiągnęli możliwie najlepsze dopasowanie zębodołu do pacjenta, szybciej i przy mniejszej liczbie powikłań, które mogą powodować, że pacjenci nie będą chcieli nosić protezy.

Konstrukcja gniazda obejmuje proces zwany prostowaniem, którego celem jest optymalizacja komfortu, stabilności i mobilności użytkownika protezy. Aby to osiągnąć, protetyk usunie lub doda materiał, aby ukształtować ostateczny projekt leja. Naprawa jest bardzo skomplikowanym problemem, jednak obecnie niewiele jest wytycznych ani dowodów potwierdzających ten proces. To sprawia, że ​​zębodół zależy od umiejętności i doświadczenia konkretnego protetyka, który wymaga lat szkolenia i doświadczenia. Nawet wtedy uzyskanie optymalnego dopasowania zębodołu może zająć do 9 wizyt w klinice.

Opracowanie opartego na dowodach projektu lejka w celu poprawy dopasowania lejka jest głównym celem Międzynarodowego Towarzystwa Protetyki i Ortezy. Krytyczna w tym przypadku jest możliwość wykorzystania informacji o wcześniejszych projektach gniazd w celu uczenia się i lepszego zrozumienia procesu projektowania gniazd. Potrzeba ta sięga wielu dziesięcioleci wstecz, kiedy Klasson zadał w 1982 r. następujące pytania, które do dziś pozostają nierozwiązane:

• Co to jest dobre dopasowanie?
• Jakie informacje są niezbędne do osiągnięcia dobrego dopasowania?
• Jakie przetwarzanie informacji jest konieczne, aby uzyskać dobre dopasowanie?

Od 2014 roku badacze z Uniwersytetu w Southampton opracowują technologię, aby sprostać potrzebom pacjentów i kliniki, kierując się uwagami dostawców protez, w tym Opcare, i pacjentów. Prace te zaowocowały jak dotąd wiodącymi na świecie badaniami dotyczącymi analizy kształtu i optymalizacji konstrukcji gniazd oraz wydzielenia firmy (Radii Devices). W ramach współpracy z firmą Opcare w listopadzie 2019 r. przeprowadzono badanie mające na celu ocenę obecnego oprogramowania do projektowania gniazd, zrozumienie bieżących praktyk i możliwości wsparcia projektowania gniazd. Zrekrutowano pięciu protetyków o różnym doświadczeniu i zidentyfikowano kluczowe obszary, w których można ulepszyć oprogramowanie komputerowe, m.in.:

1. włączenie większej liczby danych w celu wsparcia projektu;
2. bardziej intuicyjny interfejs; i
3. możliwość dostosowania się do indywidualnych preferencji lekarza.

Wyzwania obejmują skomplikowane kształty 3D w projektowaniu gniazd oraz sposób uzyskiwania i wizualizacji znaczących danych na temat procesu projektowania. Naukowcy z Uniwersytetu w Southampton i Radii Devices opracowali proces, który wykorzystuje w tym celu geometrię obliczeniową, analizę danych i wiedzę z zakresu inżynierii biomechanicznej. Opracowane oprogramowanie uczy się na podstawie wcześniejszych projektów gniazd, aby zaproponować optymalny projekt gniazda dla konkretnego pacjenta. To oprogramowanie zostanie przetestowane w ramach tego badania w celu porównania go z bieżącym procesem projektowania Opcare. Umożliwi to naukowcom zrozumienie mocnych i słabych stron tej technologii oraz umożliwi opracowanie oprogramowania projektowego wykorzystującego tę technologię w najlepszy sposób wspierający projektowanie gniazd.