Разработка геометрической модели антропоморфного протеза кисти руки

Авторы: Мещихин И.А., Полякова Т.В., Середа М.П.
Опубликовано в выпуске: #3(92)/2024
DOI:
Раздел: Медицинские науки | Рубрика: Медицинское оборудование и приборы
Ключевые слова: протез, кисть, антропоморфность, геометрическая модель, Amira, STL, томограмма, MeshLab, фасетная геометрия
Опубликовано: 17.07.2024

В настоящее время проблема потери конечности является актуальной медико-социальной проблемой в Российской Федерации. Утрата конечности приводит к нарушению двигательной активности человека и, как следствие, к потере трудоспособности. Однако в условиях санкций, нестабильного финансового положения отечественного здравоохранения крайне затруднительна закупка таких протезов и комплектующих к ним в массовом количестве. Кроме того, программа индивидуальной реабилитации инвалидов предоставляется по системе квот. Данная статья представляет исследование, посвященное разработке геометрической модели антропоморфного протеза кисти руки. На основе полученных анонимизированных данных МРТ-исследования была разработана геометрическая модель протеза, обеспечивающая оптимальную эргономику и функциональность. Методика включает применение современных технологий сканирования и обработки данных для достижения высокой точности модели. Полученные результаты имеют потенциал значительно улучшить качество жизни людей с ампутацией кисти руки, предоставляя им более комфортное и естественное движение. Данная методика также может быть адаптирована для применения в других областях протезирования конечностей.

Литература

[1] Bennett D.A., Dalley S.A., Truex D., Goldfarb M. A Multigrasp Hand Prosthesis for Providing Precision and Conformal Grasps. Conference proceedings of Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2012, pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/TMECH.2014.2349855

[2] Ryu W., Choi Y., Choi Y. J., Lee Y. G., Lee S. Development of an Anthropomorphic Prosthetic Hand with Underactuated Mechanism. Applied Sciences, 2020, vol. 10 (12), art. 4384. https://doi.org/10.3390/app10124384

[3] Bastarrechea A., Estrada Q., Zubrzycki J., Torres-Arguelles V., Reynoso E., Rodriguez-Mendez A., Coutino E. Mechanical design of a low-cost ABS hand prosthesis using the finite element method. Journal of Physics Conference Series, 2021, vol. 1736, art. 012039. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1736/1/012039

[4] Weiner P., Starke J., Rader S., Hundhausen F., Asfour T. Designing Prosthetic Hands With Embodied Intelligence: The KIT Prosthetic Hands. Frontiers in Neurorobotics, 2022, vol. 16, art. 815716. 14 p. https://doi.org/10.3389/fnbot.2022.815716

[5] Andres-Esperanza J., Iserte-Vilar J. L., Llop-Harillo I., Perez-Gonzalez A. Affordable 3D-printed tendon prosthetic hands: Expectations and benchmarking questioned. Engineering Science and Technology, an International Journal, 2021, vol. 31, art. 101053, 12 p. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.08.010

[6] Belter J.T., Segil J.L., Dollar A.D., Weir R.F. Mechanical design and performance specifications of anthropomorphic prosthetic hands: A review. The Journal of Rehabilitation Research and Development, 2013, vol. 50, no. 5, pp. 599–618. https://doi.org/10.1682/JRRD.2011.10.0188

[7] Mohammadi A., Lavranos J., Zhou H., Mutlu R., Alici G., et al. A practical 3D-printed soft robotic prosthetic hand with multi-articulating capabilities. Plos One, 2020, vol. 15 (5), art. e0232766. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232766

[8] Hazubski S., Bamerni D., Otte A. Conceptualization of a Sensory Feedback System in an Anthropomorphic Replacement Hand. Prosthesis, 2021, vol. 3, pp. 415–427. https://doi.org/10.3390/prosthesis3040037

[9] Baron J., Hazubski S., Otte A. 3D Multi-Material Printing of an Anthropomorphic, Personalized Replacement Hand for Use in Neuroprosthetics Using 3D Scanning and Computer-Aided Design: First Proof-of-Technical-Concept Study. Prosthesis, 2020, vol. 2, pp. 362–370. https://doi.org/10.3390/prosthesis2040034

[10] Narumi S., Huang X., Lee J., Kambara H., Kang Y., Shin D. A Design of Biomimetic Prosthetic Hand. Actuators, 2022, vol. 11 (6), art. 167. https://doi.org/10.3390/act11060167