3D-Tulostusteknologian hyödyntäminen protetiikassa : kipsittömän sääriproteesin sovitinosan valmistus ja kehittäminen

Abstract

Kehitys protetiikassa on jatkuvaa. Alalla on ilmaistu kiinnostusta siirtyä kipsin käytöstä kokonaan pois ekologisista syistä. 3D-tulostusteknologia tarjoaa mahdollisuuden mallintaa ja valmistaa sääriproteesin sovitinosa täysin kipsittömästi. Apuvälinetekniikan tutkinto-ohjelman uudet 3D-laitehankinnat loivat puitteet kehittää vuonna 2020 Ilya Gromovin ja Teemu Rokan tekemää opinnäytetyötä 3D-tulostetuista reisiproteesin sovitinosista.

Kehitimme Suomen mittakaavalla uuden valmistusmenetelmän sääriproteesin sovitinosalle käyttäen päämääräisesti 3D skannausta, mallintamista ja tulostamista. 3D tulostettu sovitin-osa laminoitiin ja koottiin kokonaiseksi proteesiksi. Saavutimme tyydyttävämmän lopputuloksen, kuin kipsillä valmistettu sovitinosa. Menetelmää pystytään hyödyntämään myös diagnostiikkaa varten käytettävien sovitinosien valmistukseen. Vertasimme taulukoimalla jokaiseen työvaiheeseen kuluvaa aikaa ja materiaalikustannuksia perinteiseen valmistusmenetelmään. Pyrimme todistamaan 3D tulostamisen olevan ajallisesti ja rahallisesti varteenotettava valmistusmenetelmä. Lisäksi tarkkailimme materiaalien kierrätettävyyttä.

3D tulostuksella valmistettu sovitinosa oli nopeampi ja kustannustehokkaampi valmistusmenetelmä. Lopullinen tuote luo varteenotettavuutta 3D menetelmien hyödyntämiselle protetiikan piirissä. Lähivuosina uskomme teknologian kehittyvän siihen pisteeseen, että on mahdollista tulostaa suoraan tulostimesta käyttöön meneviä sovitinosia.

The field of prosthetics is constantly evolving. There is a growing interest within the field to find alternatives for the use of plaster of Paris for ecological reasons. 3D printing technology offers possibilities for modelling and manufacturing of transtibial sockets, completely plaster-free. With the recent acquisitions of new 3D printers by the degree programme, it has become possible to develop this manufactuing method. This thesis was inspired by Ilya Gromov and Teemu Rokka and their thesis of 2020 on 3D printed transfemoral sockets.

Our aim was to develop and compare an all-new (at least in Finland) plaster-free method of manufacturing transtibial sockets primarily using 3D scanning, modelling, and printing. The 3D printing method was compared with the traditional manufacturing methods. The printed socket was laminated after printing to provide a suitable and realistic product, which was then assembled into a complete transtibial prosthesis. We were able to produce a socket that was as good as the one made using traditional methods (plaster). The transparent 3D printed sockets can be secondarily utilized in diagnostics during the fitting of the socket. We conducted a comparison of the time used and the material costs between the two methods and aimed to prove the feasibility and strengths of 3D printing. The recyclability of the materials used was also considered.

A transtibial socket made using our method proved to be quicker and cheaper to produce than the one made by using traditional manufacturing methods. The end-product proves that this method is viable to some extent, and we believe this technology will evolve in the coming years to the point when lamination is not needed. Filaments will become stronger and make fitting possible directly after the printing is finished.