Nyaki porckorongpótló protézis családelvű tervezése
Nyaki gerincszakasz porckorongját ért trauma esetén, ha a konzervatív gyógymódok nem segítenek, a sérült porckorong eltávolításra és pótlásra kerül. Amennyiben a porckorong környezete egyáltalán nem, vagy csak kevéssé károsodott, a szegmentum (porckorong, az őt körülvevő csigolyatestek és a hátulsó kisízület) fúziós elmerevítése helyett mozgásmegtartó protézist ültetnek be.
A mozgásmegtartó porckorongpótló protézis alkalmazásának előnye a fúziós technológiával szemben, hogy a porckoronghoz hasonlóan lehetővé tesz előre-hátra hajlítást, csavarást, transzlációt, némelyik protézis még axiális összenyomódást is. Ezáltal nem ró többletterhelést a szomszédos szegmentumokra, segít megőrizni azok épségét.
Amikor több szegmentum is károsodott, és az alany már nem annyira fiatal (pl. 50 év körüli), alapvetően fúziós eljárást alkalmaznak, ám ezt kombinálják a mozgásmegtartó protézis használatával: az egészséges gerincszakaszhoz közelebbi területre ilyen protézist ültetnek be. Ezt a technikát nevezik hibrid eljárásnak.
A szakirodalom kutatás után tanulmányoztam a jelenleg piacon kapható protézisek tulajdonságait: geometriai kialakítás, mozgástartomány, anyagválasztás, stabilitás, méretvariáció stb. szerint. Orvosokkal folytatott konzultáció kapcsán összegyűjtöttem azokat a tulajdonságokat, amelyeket ötvözni kellene egy új protézis tervezésénél. Megoldási vázlatokat alkottam, és az értékelő szempontrendszer segítségével konzulenseimmel kiválasztottuk azt, melynek részletes kidolgozásába fogtunk.
A PTC Creo 3.0 program segítségével 3D-s modellt készítettem, melyet folyamatosan finomítottunk. Anyagválasztás után végeselemes szimulációt is futtattam a konstrukció rugalmasságának meghatározására. Mivel ez nem közelítette kellőképpen a szakirodalomban talált eredményeket, más kialakítás mellett döntöttünk. Az eddigi modellezés során megállapítottam, hogy a meglévő modellen igen nehéz, körülményes nagyobb változtatásokat eszközölni.
Ezért komolyabb eljáráshoz, az ún. skeleton modellezéshez folyamodtunk, melynek lényege, hogy térbeli alakzatok létrehozása helyett először jól átgondolt síkbeli vázlatokat alkotunk. Majd ennek elemeit használjuk fel a 3D modell kialakításánál, amely így könnyebben módosítható, jól átlátható. Lehetőség van ún. motion skeleton összeállítás létrehozására is, melynek révén a protézis mozgását is szimulálni tudjuk.
A tervezésnél figyelembe kellett venni, hogy antropometriai szempontból is különbözőek vagyunk, sőt egy egyén esetén is különböző a csigolyák mérete, a közöttük levő résmagasság, ezért többféle méretvariáció létrehozása indokolt. Ez könnyen megoldható, ha rendelkezésünkre áll egy olyan modell, amelynek méretei megfelelőek, illetve átgondoltuk, hogy a többi protézist milyen arányok megtartása mellett szeretnénk létrehozni.
A PTC Creo program egy parametrikus szoftver, kivitelezhető benne az ún. családelvű tervezés. Bizonyos akadályok leküzdése után, a paraméterek ismeretében le tudtuk generálni a különböző méretű mintadarabokat, a „családtagokat”. Elkészült a prototípus 3D nyomtatott verziója is, a terméken jelenleg, ipari megbízású projekt lévén, gyártástechnológiai fejlesztéseket végzünk.
szerző
-
Schronk Edina
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Piros Attila
egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Szenczi Gábor
K+F főmérnök, Sanatmetal Kft. (külső)