Stanowisko do bezstykowych pomiarów antropometrycznych kończyny górnej człowieka

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Poznańska

• Filip Górski,
• Wiesław Kuczko,
• Radosław Wichniarek,
• Przemysław Zawadzki,
• Natalia Wierzbicka,
• Magdalena Żukowska,
• Sabina Siwiec

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko do bezstykowych pomiarów antropometrycznych kończyny górnej człowieka, mający szczególne zastosowanie w inżynierii biomedycznej zorientowanej na automatyczne projektowanie i szybkie wytwarzanie protez oraz ortez. Stanowisko jest częścią prototypowego systemu AutoMedPrint służącego do automatycznego projektowania i druku 3D protez oraz ortez, ale może być stosowane w dowolnej sytuacji wymagającej szybkiego i efektywnego skanu kończyny górnej. Dzięki zastosowaniu rozwiązania technicznego uzyskano następujące rezultaty wyróżniające względem tradycyjnych rozwiązań:
• możliwość szybkiego i bezpiecznego skanowania kończyn górnych - zarówno zdrowych, jak również po częściowej amputacji (kikutów), osób dorosłych oraz dzieci; skanowanie w pozycji anatomicznie poprawnej ze względu na projektowanie ortez lub protez
• stabilność położenia ręki znacznie większa niż przy skanowaniu swobodnym (bez stelażu) - brak konieczności powtarzania procedury w przypadku współpracujących pacjentów
• brak konieczności zmiany położenia ręki w trakcie skanowania - skan odbicia lustrzanego (pomiar całej ręki w jednym ustawieniu kończyny, w 6 znormalizowanych położeniach skanera)
• czas realizacji pomiaru - ok. 5 minut od umieszczenia ręki w stelażu do zakończenia pomiaru
• możliwość zastosowania stelaża przy pomiarach z zastosowaniem różnych urządzeń pomiarowych (na stanowisku można zastosować skaner 3D dowolnej klasy i rodzaju)
• czas przezbrojenia stanowiska do wymagań mierzonej osoby mniejszy niż 3 minuty
• szybka możliwość kontroli właściwego położenia ręki dzięki wskazaniu prążka lasera
• możliwość demontażu i ponownego montażu stanowiska w innej lokalizacji w ciągu 20 minut
• możliwość skanowania zarówno prawej, jak również lewej ręki bez konieczności przezbrajania stanowiska
• możliwość zautomatyzowanej obróbki danych i uzyskania funkcjonalnych, dopasowanych ortez i protez kończyny górnej
• możliwość zautomatyzowanej obsługi stanowiska (nawet przez samego pacjenta bez osób trzecich)
• niski koszt budowy stanowiska (zastosowanie szeroko dostępnych, modułowych elementów konstrukcyjnych oraz elementów wytwarzanych na drukarkach 3D)

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest stanowisko do bezstykowych pomiarów antropometrycznych ręki zapewniające uzyskanie poprawnych pomiarów antropometrycznych, które będą mogły być wykorzystane do wytworzenia protez lub ortez. Stanowisko składa się z następujących komponentów:
1. Obrotowego krzesła z podparciem pleców, regulacją wysokości siedziska oraz wysokości podnóżka. Taki typ krzesła zapewnia możliwość przyjęcia wygodnej i stabilnej pozycji osoby skanowanej. Dodatkowo krzesło na stanowisku umożliwia posadzenie skanowanego dziecka na kolanach opiekuna co zapewnia dodatkową stabilizację oraz zmniejsza stres związany z pomiarem.
2. Konstrukcji nośnej (stelaża) wykonanej z kwadratowych profili aluminiowych, do której zamocowane są wszystkie elementy stanowiska.
3. Belki aluminiowej do której zamocowany jest uchwyt z laserem barwy czerwonej, emitującego pojedynczą linię, rzutowaną na kończynę pacjenta. Linia wskazuje prawidłowe ułożenie ręki pacjenta. Uchwyt lasera regulowany jest w trzech płaszczyznach umożliwiając tym samym odpowiednie jego położenie względem konstrukcji nośnej.
4. Podparcia ręki wraz z paskiem parcianym zaciskanym na kończynie, eliminującym możliwość poruszenia kończyną.
5. Lustra w którym odbija się spodnia część kończyny, dzięki czemu skanowanie może odbywać się z tego samego położenia skanera 3D co skanowanie części wierzchniej kończyny. Zastosowanie skanowania przez lustro znacznie skraca czas pomiaru, dzięki braku konieczności zmian pozycji i kąta skanera względem mierzonej kończyny.
6. Konstrukcji zapewniającej podparcie dla palców: wskazującego, środkowego, serdecznego oraz małego oraz pierścienia w którym umieszcza się kciuk. Oba podparcia są regulowane i umożliwiają prawidłową stabilizację palców niezależnie od wielkości dłoni i długości palców pacjenta.
7. Konstrukcji zapewniającej podparcie i stabilizację kikuta kończyny górnej pacjenta. Regulacja umożliwia skanowanie kikuta zarówno w pozycji wyprostowanej jak i zgiętej pod kątem (zakres kąta od 15 do 60 stopni).
8. Sztywnego podparcia ręki pod kością grochowatą nadgarstka. Podparcie posiada aluminiową poprzeczkę, której położenie można regulować w zależności od długości ręki pacjenta.
Stanowisko w połączeniu z torem jezdnym i zmechanizowanym wózkiem, na którym umieszcza się skaner 3D stanowi pomiarową część systemu AutoMedPrint. Skanowanie 3D można zrealizować z użyciem dowolnego skanera optycznego. Stanowisko zapewnia poprawną, stabilną pozycję do skanowania oraz możliwość uzyskania prawidłowych danych, które mogą posłużyć do projektowania zaopatrzenia ortopedycznego lub protetycznego, jak również różnorakich analiz związanych z projektowaniem, procesem terapeutycznym czy diagnostycznym.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Potrzeba wytwarzania wyrobów protetycznych i ortopedycznych wciąż się zwiększa, m.in. z powodu zmian zachodzących w społeczeństwie. W Polsce żyje grupa 2 mln osób potrzebujących protez i ortez. Tradycyjny proces wytwarzania dopasowanych ortez czy protez jest kosztowny i pracochłonny. Przedstawiony wynalazek służy do wspomagania szybkiego i medycznie prawidłowego skanowania 3D kończyny górnej, dzięki czemu można będzie upowszechnić drukowane w 3D personalizowane ortezy i protezy. Stelaż może być umieszczany np. w miejscach leczenia urazów czy w firmach produkujących sprzęt ortopedyczny i protetyczny. Spodziewane jest duże zainteresowanie ze strony podmiotów klinicznych oraz firm produkcyjnych. Wynalazek jest gotowy do wdrożenia – został zweryfikowany podczas licznych testów (wytworzono zaopatrzenie dla ponad 50 pacjentów). Jego uniwersalność powoduje możliwość połączenia z dowolnym skanerem i dowolnego rodzaju algorytmem obróbki danych, zależnie od potrzeb i preferencji.