Desenvolvimento de uma órtese personalizada para subluxação de ombro por manufatura aditiva a partir de escaneamento corporal

Abstract

Desenvolvimento de uma ortese personalizada para subluxação de ombro por manufatura aditiva a partir de escaneamento corporal. A órtese é um dispositivo aplicado à superfície externa do corpo para: controlar o alinhamento biomecânico, corrigir ou acomodar a deformidade, proteger e suportar uma lesão, auxiliar na reabilitação, reduzir a dor, aumentar a mobilidade e a independência. Nos últimos anos, o desenvolvimento de órteses usando manufatura aditiva tem se incrementado tanto para membros superiores como inferiores devido a sua capacidade de reposicionar o membro de maneira mais precisa e personalizada. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para projetar e fabricar uma órtese de subluxação de ombro utilizando escaneamento corporal e manufatura aditiva. O usuário foi submetido ao escaneamento 3D para obtenção do modelo digital sólido em formato 3D, operações elementares espaciais foram aplicadas ao modelo escaneado do usuário para a obtenção da órtese a fim de gerar uma silhueta tridimensional adequada ao ombro/tórax do paciente. Finalmente, a silhueta foi evoluída a órtese pela agregação de espessura, furos e contornos. Uma vez obtida a órtese, foi impressa, ajustada e testada no paciente. Uma primeira versão foi proposta em função do relato do paciente quanto à adaptação do ombro e conforto, e outras duas versões evolutivas foram desenvolvidas e avançaram para outros aspectos importantes como a redução de peso, graus de liberdade nos ombros saudáveis e ganho de conforto. Em cada um dos três protótipos foi aplicado um questionário de avaliação para o usuário, com o intuito de melhorar diferentes aspectos da órtese ao mesmo tempo. A órtese desenvolvida foi capaz de posicionar o osso do paciente no lugar apropriado, corrigindo a deformidade. Reduzindo a dor e aumentando a segurança durante as atividades de rotina do paciente.

Development of a custom shoulder orthosis by additive manufacturing from body from body scan. Orthotics is a device applied to the external surface of the body to control biomechanical alignment, correct or accommodate the deformity, protect and support an injury, assist in rehabilitation, reduce pain, increase mobility and independence. In recent years, the development of orthosis using additive manufacturing has been increasing for both upper and lower limbs because of their ability to more accurately and custom reposition the limb. This work aimed to develop a methodology to design and manufacture a shoulder subluxation orthosis using body scanning and additive manufacturing. The user underwent 3D scanning to obtain the solid digital model in 3D format, spatial elemental operations were applied to the user's scanned model to obtain the orthosis to generate a three-dimensional silhouette suitable for the patient's shoulder / chest. Finally, the silhouette was evolved into orthosis by aggregating thickness, holes, and contours. Once the orthosis was obtained, it was printed, adjusted and tested on the patient. A first version was proposed based on the patient's report on shoulder adaptation and comfort, and two other evolutionary versions were developed and advanced to other important aspects such as weight reduction, degrees of freedom in healthy shoulders and comfort gain. In each of the three prototypes, an evaluation questionnaire was applied to the user to improve different aspects of the orthosis at the same time. The developed orthosis was able to position the patient's bone in the appropriate place, correcting the deformity. Reducing pain and increasing safety during routine patient activities.