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Mestrado - Jéssica Cristina Dias dos Santos Forte Hensen

por dirppg-ct publicado 12/03/2019 08h26, última modificação 12/03/2019 08h26
Desenvolvimento de um procedimento para a fabricação de órteses não articuladas de tornozelo e pé por Manufatura Aditiva
Quando
15/03/2019
de 09h00 até 12h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Sede Ecoville: Auditório Bloco N 1º Andar
Participantes
Prof. José Aguimar Foggiatto, Dr. Orientador - UTFPR
Banca Examinadora:
Prof. José Aguimar Foggiatto, Dr. Presidente - UTFPR
Profa. Carla Cristina Amódio Estorilio, Dra. - UTFPR
Prof. Maria Lucia Leite Ribeiro Okimoto, Dra. - UFPR
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Resumo: Órteses de membro inferior são dispositivos assistivos comumente prescritos pelos médicos para auxiliar no tratamento de pacientes com deficiência motora ou com deformidades nos membros inferiores. Essas visam melhorar a função do membro e impedir a progressão da deformidade. Elas podem ser compradas em tamanhos padrão ou serem fabricadas especificamente para o usuário, ou seja, personalizadas. Tradicionalmente, essas órteses personalizadas são fabricadas por um processo que muitas vezes não resulta em uma órtese confortável ou atraente para o paciente, desestimulando o uso. Aliando tecnologias de Digitalização 3D à Manufatura Aditiva (AM), também conhecida como impressão 3D, é possível fabricar produtos anatômicos. Dessa forma, essas tecnologias podem contribuir na fabricação de órteses de tornozelo e pé (AFO) anatômicas e também personalizados de acordo com os desejos do usuário. O presente estudo visa desenvolver um procedimento para a fabricação de órteses não articuladas de tornozelo e pé por Manufatura Aditiva. Como a aquisição de modernos equipamentos ainda é uma limitação considerando a realidade brasileira, buscou-se utilizar apenas tecnologias de baixo custo, tais como o sensor Kinect 360 para a digitalização 3D e a impressora 3D Anet® A8 DIY, baseada no princípio de extrusão de material. Um método de desenvolvimento de órteses personalizadas para membros superiores por AM foi adaptado para aplicação à órteses de membros inferiores. As etapas envolvidas no processo de desenvolvimento de órteses de tornozelo e pé foram: aquisição da geometria; digitalização 3D; tratamento da malha; modelagem 3D; planejamento do processo; impressão 3D; pós-processamento; entrega e avaliação. O método desenvolvido foi aplicado no desenvolvimento de órteses AFO para três crianças de um a quatro anos, atendidas no Centro Vitória em Curitiba/PR. Como resultados do estudo, obteve-se, primariamente, o procedimento para a fabricação de órteses de tornozelo e pé por AM e também três pares de órteses não articuladas de tornozelo e pé, ou seja, um par para cada criança atendida. As órteses fabricadas em TPU (poliuretano termoplástico) por impressão 3D foram aprovadas pelos fisioterapeutas em avaliações estáticas e também resistiram aos esforços durante a fisioterapia. Uma avaliação da satisfação foi realizada obtendo-se a opinião dos responsáveis e dos fisioterapeutas por meio do questionário B-QUEST e de um questionário complementar, em relação a satisfação deles com a órtese convencional bem como com a órtese impressa. Foi possível perceber que a satisfação foi maior tanto para os responsáveis quanto para os fisioterapeutas para as órteses fabricadas por impressão 3D, sendo que para esses últimos os resultados apresentaram-se em média 18% maiores do que para as órteses tradicionais. O tempo máximo envolvido na fabricação de cada órtese foi de duas semanas e o custo dos materiais de cada órtese foi de menos de 50 reais.

Palavras-chave: Digitalização 3D. Manufatura Aditiva. Tecnologia Assistiva. Órteses de membro inferior. Órteses de tornozelo e pé.

 

Development of a manufacturing procedure for non-articulated ankle-foot orthoses by Additive Manufacturing

Abstract: Lower limb orthoses are assistive devices commonly prescribed by physiotherapists to assist in the treatment of patients with motor deficiency or with deformities in the lower limbs. They are intended to improve limb function and prevent progression of deformity. They can be purchased in standard sizes or manufactured specifically for the user, i. e., customized. Traditionally, these customized orthoses are manufactured by a process that often does not result in a comfortable or attractive orthosis for the patient, discouraging the use. Combining 3D Scanning Technologies to Additive Manufacturing (AM), also known as 3D printing, it is possible to manufacture anatomical products. In this way, these technologies can contribute to the manufacture of anatomical ankle-foot orthoses (AFO) and, also customized according to the user's wishes. The present study aims to develop a procedure for the manufacture of non-articulated ankle-foot orthoses by Additive Manufacturing. As the acquisition of modern equipment is still a limitation considering the Brazilian reality, it was applied only low-cost technologies such as the 3D-scanning from Kinect 360 sensor and low-cost Anet® A8 DIY 3D printer, based on the extrusion principle of material. A method of developing customized orthoses for upper limbs by Additive Manufacturing has been adapted for application to lower limb orthoses. The steps involved in the process of developing non-articulated ankle-foot orthoses by Additive Manufacturing were acquisition of geometry; 3D scanning; mesh treatment; 3D modeling; process planning; 3D printing; post-processing; delivery and evaluation. The developed method was applied in the development of AFO orthoses for three children from one to four years, attended at Centro Vitória in Curitiba / PR. As results of the study, the procedure for manufacturing non-articulated ankle-foot orthoses by Additive Manufacturing was obtained, as were three pairs of non-articulated ankle and foot orthoses, one pair for each child. Orthoses made of TPU (thermoplastic polyurethane) by 3D printing were approved by physiotherapists on static evaluations and resisted efforts during physical therapy. A satisfaction assessment was performed by obtaining the opinion of the caregivers and physiotherapists through the B-QUEST questionnaire and a complementary questionnaire regarding their satisfaction with the conventional orthosis as well as the 3D printed orthosis. It was possible to perceive that the satisfaction was greater for both the caregivers and the physiotherapists for the orthoses manufactured by 3D printing, and for the latter one the results presented for 3D printed orthoses were on average 18% higher than for traditional orthoses. The maximum time involved in the manufacture of each orthosis was two weeks and the cost of the materials of each orthosis was less than R$50 (about US$12,50).

Keywords: 3D scanning. Additive Manufacturing. Ankle-foot orthoses. Assistive Technology. Lower limb orthoses.

 

Lista de publicações:

HENSEN, J. C. D. S. F.; FOGGIATTO, J. A. ; ULBRICHT, L. ; STADNIK, A. M. W. . Additive manufacturing of customized lower limb orthoses - A review. https://doi.org/10.31686/ijier.Vol6.Iss10.1175, v. 6, p. 141-152, 2018.
HENSEN, J. C. D. S. F.; WOLTMANN, B. ; FOGGIATTO, J. A. Digitalização 3D e Manufatura Aditiva de baixo custo na fabricação de órtese de tornozelo-pé personalizada. In: 2º Congresso Brasileiro de Tecnologia Assistiv, 2018, Bauru. 2º CBTA. Bauru: Canal 6 Livraria, 2018. p. 243-249.
HENSEN, J. C. D. S. F.; FABRI, A. F. ; FOGGIATTO, J. A. ; MERINO, E. A. D. ; MERINO, G. S. A. D. . Aplicação da termografia na avaliação do uso de uma órtese produzida por Manufatura Aditiva: um estudo preliminar. In: VII Seminário de Extensão e Inovação (SEI), 2017, Londrina. VII SEI, 2017. v. 1.