Проекты

3D-корсет (для травмированных конечностей)

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «3D-моделирование, 3D-печать и VR/AR-технологии» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биоинженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1231
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Перелом руки – один из самых распространённых травматических повреждений, влекущих за собой нарушение целостности любого сегмента верхних конечностей. Больше всего подвержены травме нижняя треть лучевой кости, фаланги пальцев и пястные кости. Тривиальным методом восстановления деформированной кости является иммобилизация при помощи медицинского гипса, однако данный метод накладывает на пациента ряд ограничений.

В настоящее время, помимо стандартных подходов к восстановлению функций травмированных конечностей, появляются и совершенствуются новые методы лечения. Одним из альтернативных вариантов фиксации повреждённой конечности является фиксация корсетом, который по сравнению с гипсом практически лишен его недостатков. В течение всего периода ношения возможен контроль процесса срастания костей и доступность обработки раневой поверхности (при наличии). Благодаря наличию замков крепления корсет будет легко сниматься. Корсет намного легче гипса, не боится воздействия воды и не вызывает раздражений и аллергических реакций.

Цель

Создание 3D-модели корсета (для фиксации травмированных конечностей) с применением программного комплекса «3Ds MAX».

Задачи

  1. Изучить теоретические основы и получить навык построения 3D-моделей.
  2. Ознакомиться с особенностями переломов костей.
  3. Выявить недостатки и достоинства медицинского гипса.
  4. Разработать 3D-модель корсета (для травмированной руки).
  5. Обосновать возможность применения PLA пластика для 3D-печати.
  6. Подготовить модель для изготовления на 3D-принтере.
     

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Персональный компьютер
  • ПО Microsoft Office Word, PowerPoint, 3Ds MAX 2021

Описание

3D-моделирование – это процесс формирования виртуальных моделей, позволяющий с максимальной точностью продемонстрировать размер, форму, внешний вид объекта и другие его характеристики. По своей сути это создание трёхмерных изображений и графики при помощи компьютерных программ. Принцип 3D-печати по любой существующей технологии – создание объёмных объектов путём наращивания плоских слоёв из определённого материала. Иными словами, 3D-модель состоит из совокупности последовательно наложенных уровней.

Применив 3D-сканер, оцифровать выбранную часть руки и перенести макет руки в программу 3Ds MAX.

 

Используя полученные навыки работы в программе 3Ds MAX, начертить объёмную модель корсета.

 

Добавить защёлки на 3D-модели, чтобы корсет плотно фиксировался на конечности и не позволял ей свободно двигаться.

 

Результаты работы/выводы

Цель проекта была достигнута: модель корсета создана. В процессе подготовки к проекту была освоена программа «3D-Компас», также для расширения спектра знаний и новых возможностей работы изучена программа «3Ds MAX 2021». Удалось реализовать медицинский 3D-корсет для травмированных конечностей. Также были изучены строение костей и свойства пластика для печати и медицинского гипса.

Итоговая 3D-модель корсета для травмированной верхней конечности адаптирована к изготовлению на 3D-принтере.

Перспективы использования результатов работы

Одна из следующих задач, которую должны решать 3D-корсеты – фиксировать целые конечности, а не только кисть, запястье или фаланги пальцев. В перспективах планируется разработать корсеты для рук, которые выходят за пределы локтя и доходят до плеча и бицепса.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Технопарк «Альтаир» Федерального бюджетного учреждения высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет»