РОЛЬ 3D-ДРУКУ В ПЕРСОНАЛІЗОВАНІЙ РОЗРОБЦІ ПРОТЕЗІВ ТА ОРТЕЗІВ ДЛЯ ПАЦІЄНТІВ З ОБМЕЖЕНИМИ МОЖЛИВОСТЯМИ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.2.20

Ключові слова:

адитивні технології, біосумісні матеріали, цифрове моделювання, біомеханічна адаптація, реабілітаційна медицина

Анотація

Актуальність дослідження зумовлена потребою у створенні ефективних протезно-ортезних рішень для пацієнтів з обмеженими можливостями, що відповідають сучасним вимогам до якості життя, соціальної інтеграції та реабілітаційного супроводу. Традиційні методи виготовлення виробів часто ігнорують індивідуальні анатомічні та біомеханічні особливості, що знижує їхню ефективність. 3D-друк дає змогу інтегрувати цифрове моделювання, адитивне виробництво та біосумісні матеріали в єдиний технологічний цикл, що відкриває можливості для принципово нового рівня персоналізації.Мета статті – комплексне наукове обґрунтування ролі технологій 3D-друку в персоналізованому проєктуванні та виготовленні протезів та ортезів для пацієнтів з обмеженими можливостями, а також у визначенні перспектив їхньої інтеграції в сучасну клінічну та реабілітаційну практику.Методологія дослідження ґрунтується на системному аналізі принципів цифрового моделювання, параметричного проєктування та використання біосумісних матеріалів у поєднанні з адитивними технологіями.Застосовано методи порівняльного аналізу, моделювання функціональних характеристик виробів, а також узагальнення даних сучасних клінічних практик.Дослідження показало, що адитивні технології підвищують точність відтворення анатомічних структур, функціональність і комфорт протезів та ортезів; економічні та організаційні переваги переходу до моделі «виробництва за запитом»; з’ясовано, що 3D-друк скорочує час виготовлення протезів та ортезів, знижує витрати й підвищує ефективність реабілітації; виокремлено основні технологічні, матеріалознавчі та нормативно-правові обмеження, які стримують масштабне впровадження технології в медичну практику.Висновки підтверджують, що 3D-друк спроможний забезпечити високий рівень персоналізації виробів, підвищити якість реабілітації та розширити доступність сучасних медичних технологій. З’ясовано, що його впровадження потребує стандартизації цифрових протоколів, розвитку матеріалознавчої бази, автоматизації виробництва та створення мультидисциплінарних клініко-інженерних команд.Перспективи подальших досліджень пов’язані з використанням цифрових двійників для оптимізації конструкцій, розробленням комбінованих технологій друку для інтеграції полімерних і композитних матеріалів, формуванням реєстрів клінічних результатів застосування 3D-друкованих виробів та вдосконаленням нормативно-економічних механізмів їхнього відшкодування. Це відкриває можливості для масштабної інтеграції 3D-друку в систему персоналізованої реабілітаційної медицини.

Посилання

Литвиненко М. І., Рисована Л. М., Григорук В. В., Алексеєнко Р. В., Гранкіна С. С. Вплив біомеханіки на оптимізацію дизайну та функціональності протезів і ортезів. Новий колегіум. 2024. Вип. 3, № 115. С. 89–95. DOI: https://doi.org/10.34142/nc.2024.3.89

Семінська Н. В., Мусієнко О. С., Слободянюк І. В., Белевець К. С., Степанова А. А., Шитікова Н. С. Виготовлення протезів нижніх кінцівок: виклики, аналіз та можливі рішення. Біомедична інженерія і технологія. 2024. № 14. С. 8–17. DOI: https://doi.org/10.20535/2617-8974.2024.14.303997

Pereira J. D. S., Xavier A. S. M. S., Monteiro R. D. S., Cruz V. V., Pereira M. F. D. S., Tholl A. D., Machado W. C. A. 3D-printed orthoses and prostheses for people with physical disability in rehabilitation centers: a scoping review. BMC Musculoskeletal Disorders. 2024. Vol. 25, № 1. Article 783. DOI: https://doi.org/10.1186/s12891-024-07875-3

Vennam S., Vijayasankar K. N., Pati F. 3D printed personalized assistive devices: a material, technique, and medical condition perspective. Applied Materials Today. 2024. Vol. 40. Article 102403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmt.2024.102403

Banga H. K., Kalra P., Belokar R. M., Kumar R. Design and fabrication of prosthetic and orthotic product by 3D printing. In: Prosthetics and Orthotics. IntechOpen, 2020. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.94846

Lee K. H., Kim D. K., Cha Y. H., Kwon J. Y., Kim D. H., Kim S. J. Personalized assistive device manufactured by 3D modelling and printing techniques. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 2019. Vol. 14, № 5. P. 526–531. DOI: https://doi.org/10.1080/17483107.2018.1494217

Leite M., Soares B., Lopes V., Santos S., Silva M. T. Design for personalized medicine in orthotics and prosthetics. Procedia CIRP. 2019. Vol. 84. P. 457–461. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.254

Górski F., Denysenko Y., Kuczko W., Żukowska M., Wichniarek R., Zawadzki P., Rybarczyk J. Individualized 3D printed orthopaedic and prosthetic devices using AutoMedPrint technology – Methodologies and examples. Advances in Science and Technology. Research Journal. 2024. Vol. 18, № 6. DOI: https://doi.org/10.12913/22998624/191548

Miclaus R., Repanovici A., Roman N. Biomaterials: Polylactic acid and 3D printing processes for orthosis and prosthesis. Materiale Plastice. 2017. Vol. 54, № 1. P. 98–102. DOI: https://doi.org/10.37358/MP.17.1.4794

Borthakur P. P. The Role and Future Directions of 3D Printing in Custom Prosthetic Design. Engineering Proceedings. 2024. Vol. 81, № 1. Article 10. DOI: https://doi.org/10.3390/engproc2024081010

Demeco A., Foresti R., Frizziero A., Daracchi N., Renzi F., Rovellini M., Costantino C. The upper limb orthosis in the rehabilitation of stroke patients: the role of 3D printing. Bioengineering. 2023. Vol. 10, № 11. Article 1256. DOI: https://doi.org/10.3390/bioengineering10111256

Thomann G., de Carvalho V. A. Personalized upper limb orthosis necessitates variety of tools during the development process: hemiplegic child case study. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 2021. Vol. 16, № 2. P. 188–195. DOI: https://doi.org/10.1080/17483107.2019.1646820

Thorsen R., Bortot F., Caracciolo A. From patient to maker – a case study of co-designing an assistive device using 3D printing. Assistive Technology. 2021. Vol. 33, № 6. P. 306–312. DOI: https://doi.org/10.1080/10400435.2019.1634660

Oud T. A. M., Lazzari E., Gijsbers H. J. H., Gobbo M., Nollet F., Brehm M. A. Effectiveness of 3D-printed orthoses for traumatic and chronic hand conditions: A scoping review. PLoS One. 2021. Vol. 16, № 11. e0260271. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0260271

Reverse Engineering using an Artec 3D Scanner with SOLIDWORKS. Javelin. 2025. URL: https://www.javelin-tech.com/blog/2019/03/reverse-engineering-solidworks/ (date of access: 09.09.2025).

Prosthetic Production Takes a Step Forward With the 3D Printed NOVA Foot. Formlabs. 2025. URL: https://formlabs.com/global/blog/sls-nova-foot/ (date of access: 09.09.2025).

Reducing prosthesis fitting time through additive manufacturing. Manufacturing PA Innovation Program. 2025. URL: https://manufacturingpa.org/news/2022/08/rmu-union-orthotics.html (date of access: 09.09.2025).

Hub-and-spoke. 2025. URL: https://hubandspoke.works/ (date of access: 09.09.2025).

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-11-28