26.05.2022

W AGH powstaje spersonalizowana stopa protezowa przeznaczona do wspinaczki ściankowej


Zdjęcie przedstawia wspinającego się mężczyznę na ściance wspinaczkowej. Na prawej stopie mężczyzny widać protezę.

Kamil Warchoł, student AGH, posługuje się odpowiednio dobraną protezą, która jednak w pełni nie pozwala mu uprawiać ulubioną dyscyplinę, fot. Maciej Talar, KSAF AGH

Na zdjęciu studenci w laboratorium mechanicznym. W lewej części zdjęcia mężczyzna, który trzyma na drewnianym blacie stołu protezę stopy. Za nim w środkowej części kobieta. W prawej części niebieskie pudełka i urządzenia laboratoryjna.

Dzięki zastosowaniu skanowania 3D i druku 3D wyniki projektu mogą okazać się innowacyjnym rozwiązaniem dla protetyki, fot. Zbigniew Sulima

Grupa 8 studentów stojących w laboratorium mechanicznym (z przodu 3 kobiety, a za nimi 5 mężczyzn)

Studenci AGH opracowują spersonalizowaną stopę protezową przeznaczoną do wspinaczki ściankowej, fot. Zbigniew Sulima

Studenci AGH opracowują spersonalizowaną stopę protezową przeznaczoną do wspinaczki ściankowej. Powstające rozwiązanie jest odpowiedzią na potrzeby Kamila Warchoła, studenta AGH, który w wyniku amputacji stopy posługuje się odpowiednio dobraną protezą, która jednak w pełni nie pozwala mu uprawiać ulubionej dyscypliny sportowej.

Studenckie Koło Naukowe AGH Rapid Prototyping, działające na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, zajmujące się projektowaniem i prototypowaniem przy użyciu technologii przyrostowych, tym razem podjęło się ambitnego zadania opracowania spersonalizowanej protezy stopy na potrzeby kolegi ze studiów. W pierwszej kolejności studenci sprawdzą wady i zalety wybranych materiałów możliwych do zastosowania podczas tworzenia protezy stopy. W ramach prac studenci przeprowadzą także analizę rozkładu pola odkształceń oraz określą miejsca największej deformacji stopy osoby pełnosprawnej i stopy protezowej podczas wykonywanej pracy na ściance wspinaczkowej. Efektem ich prac będzie model stopy protezowej wykonany w oparciu o technologię druku 3D. Wnioski z projektu będą przydatne dla projektantów i twórców spersonalizowanego asortymentu protetycznego. Długofalowym celem projektu jest stworzenie stopy protezowej o lepszych parametrach mechanicznych, uproszczonym sposobie jej zakładania oraz wytwarzania.

Kamil Warchoł, student AGH, który porusza się przy użyciu protezy stopy wyjaśnia: – Protetyka nóg na przestrzeni lat bardzo się rozwinęła. Stosowanie odpowiednich materiałów, a od niedawna również zaawansowanych układów elektronicznych, znacznie poprawia jakość życia osób z amputacjami. Dobre jakościowo rozwiązania stają się coraz bardziej powszechne i dostępne. Dzięki tak wysoce funkcjonalnym protezom, osoby z dysfunkcjami nie są w żadnym stopniu wykluczone z jakichkolwiek form aktywności, w tym także sportowych. Część dyscyplin sportowych może być uprawiana przy użyciu protez do codziennego użytku. Istnieją jednak dyscypliny, gdzie standardowe protezy nie spełniają swojego zadania. Bardzo zależało mi na tym, aby móc uprawiać wspinaczkę ściankową. Zwróciłem się z tym zagadnieniem do moich koleżanek i kolegów ze studiów. Mam nadzieję, że z ich pomocą uda mi się uprawiać wspinaczkę, dla której zwyczajna proteza nie jest wystarczająca.

Dla Kamila Warchoła projekt spersonalizowanej stopy jest jednocześnie tematem jego pracy inżynierskiej.  

W prawej części zdjęcia mężczyzna na ściance wspinaczkowej, trzymający się dwiema rękami uchwytu wspinaczkowego, postać sfotografowana od frontu.
Kamil Warchoł, student AGH, fot. Maciej Talar, KSAF AGH

Jednym z pierwszych  zadań, jakiego podejmie się Studenckie Koło Naukowe zrzeszające w głównej mierze studentów Inżynierii Biomedycznej i Mechatronicznej, będzie zbadanie parametrów mechanicznych materiałów przeznaczonych do stworzenia prototypu funkcjonalnej stopy. Anna Kopeć, liderka projektu, podkreśla: – W wyniku przeprowadzonych badań chcielibyśmy uzyskać odpowiedzi, które z testowanych materiałów osiągają najbardziej zadowalające parametry mechaniczne oraz czy spełniają określone wymagania stawiane materiałom stosowanym w protetyce.

Następnie, aby odtworzyć model gotowego rozwiązania, studenci wykorzystają skaner 3D. Zastosowanie tej technologii umożliwi uchwycenie skomplikowanej geometrii protezy stopy, potrzebnej do wspinaczki ściankowej. Skaner pozwoli również na zaoszczędzenie znacznej ilości czasu, który trzeba byłoby przeznaczyć na zaprojektowanie protezy od podstaw. Specyfika warunków użytkowania protezy przeznaczonej do tego sportu sprawia, że występuje konieczność dopasowania jej w sposób indywidualny.

Kolejnym etapem projektu będzie druk zeskanowanej protezy. Planujemy użyć co najmniej trzech materiałów do wytworzenia prototypu stopy protezowej w technologii druku 3D. Materiały do druku dobierzemy na podstawie różnych kryteriów cenowych, aby zwiększyć dostępność protez dla jak największej liczby osób. Chcemy użyć materiałów o relatywnie niskiej cenie, które jednak mają zadowalające właściwości mechaniczne. Przetestujemy również droższe, bardziej wymagające materiały, które aktualnie z powodzeniem są stosowane jako zamienniki części metalowych, takie jak nylon wzmacniany włóknem szklanym – precyzuje studentka A. Kopeć.

Dzięki zastosowaniu skanowania 3D i druku 3D wyniki projektu mogą okazać się innowacyjnym rozwiązaniem dla protetyki oraz przyspieszyć procesy związane z wytwarzaniem protez, a tym samym poprawić jakość życia osób z niepełnosprawnością. Docelowo realizacja proponowanego projektu i jego dalszy rozwój ma szansę odegrać ważną rolę w rozwoju inżynierii biomedycznej. Projekt stopy protezowej nie jest pierwszym przedsięwzięciem wpisującym się w tematykę z zakresu inżynierii biomedycznej realizowanym przez członków Studenckiego Koła Naukowego AGH Rapid Prototyping. W ubiegłym roku studenci zrealizowali grant, którego celem było zaprojektowanie i wytworzenie łyżek ortodontycznych oraz stentów donosowych stosowanych w leczeniu rozszczepu podniebienia u dzieci.