محققان دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان، موفق شدند با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی، سوکت‌های زیر زانو سوراخ‌دار پای مصنوعی را با برخورداری از ویژگی‌های مکانیکی و عملکردی بهینه، طراحی، تولید و آزمایش کنند.

این پژوهش که با هدف ارتقای کیفیت زندگی بیماران دارای قطع عضو انجام شده است، یکی از گام‌های مهم در بومی‌سازی فناوری‌های پیشرفته توانبخشی در کشور به شمار می‌رود.

دکتر حسین حسنی، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان با اشاره به جزئیات این دستاورد فناورانه، گفت: در این طرح، ابتدا پای بیمار با استفاده از اسکن سه‌بعدی دقیق تصویربرداری شد و داده‌های به‌دست‌آمده در نرم‌افزارهای تخصصی طراحی برای ایجاد یک مدل دیجیتالی از اندام بدن و سوکت سازگار با آن استفاده گردید.

وی با بیان این که در مرحله بعد و به منظور پیش بینی رفتار مکانیکی سوکت در شرایط واقعی راه رفتن، طراحی نهایی به کمک نرم‌افزارهای تحلیل اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفت، تصریح کرد: در این شبیه‌سازی‌ تمامی نیروها، فشارها و گشتاورهای وارده در چرخه‌ی حرکتی به مدل اعمال شد و علاوه بر ارزیابی استحکام کلی سوکت، میزان فشارهای وارده از سطح داخلی سوکت بر عضو باقیمانده بیمار نیز مورد تحلیل دقیق قرار گرفت تا از ایجاد هرگونه نقطه‌ فشار موضعی یا ناراحتی در حین استفاده پیشگیری شود.

دکتر حسنی افزود: علاوه بر این، به منظور تأمین سبکی سوکت از یک سو و استحکام مورد نیاز آن از سوی دیگر، ضخامت سوکت در بخش‌های مختلف، بطور متفاوت طراحی و ساخته شد.

سرپرست تیم تحقیقاتی چاپگرهای سه‌بعدی دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان اضافه کرد: نتایج نشان داد که سوکت طراحی‌شده از نظر استحکام، توزیع تنش و راحتی تماس با اندام، از ضریب اطمینان بالایی برخوردار است.

عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان با اشاره به ساخت مدل نهایی با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی پلیمری، ادامه داد: انتخاب نوع پلیمر، ضخامت دیواره‌ها در موقعیت‌های مختلف، و هندسه‌ی سوراخ‌های تهویه به‌گونه‌ای انجام گرفت که علاوه بر حفظ استحکام، وزن سوکت کاهش یافته و تهویه‌ی مناسب برای پوست بیمار فراهم شود.

وی، انجام آزمایش‌های مکانیکی در شبیه‌ساز راه رفتن به منظور ارزیابی عملی عملکرد سوکت، را دیگر مرحله این پژوهش کاربردی بیان کرد و گفت نتایج این آزمایش‌ها نشان‌دهنده‌ی رفتار پایدار سوکت در برابر تنش‌های وارده بود.

دکتر حسنی، کاهش چشمگیر هزینه و کاهش زمان تولید سوکت از چند روز به چند ساعت با بهره گیری از چاپ سه‌بعدی را از جمله مزایای بهره گیری از این روش دانست و گفت: امکان اصلاح سریع مدل و تولید نسخه‌های بهینه برای هر بیمار به‌دلیل قابلیت طراحی دیجیتال، طراحی شخصی‌سازی‌شده بر اساس داده‌های واقعی اندام بیمار و تحلیل فشارهای تماس سوکت و عضو باقیمانده برای افزایش راحتی و ایمنی بیمار از دیگر مزیت های این روش فناورانه است.

عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، ادامه داد: کاهش زمان و هزینه تولید نسبت به روش‌های سنتی، بهبود تهویه و کاهش تعریق با طراحی سوراخ‌دار، افزایش دقت، استحکام و دوام مکانیکی سوکت و امکان تحلیل و بهینه‌سازی قبل از تولید با استفاده از شبیه‌سازی عددی، دیگر مزایای بهره گیری از روش محققان دانشگاه صنعتی اصفهان در طراحی و ساخت سوکت پای مصنوعی با فناوری چاپ سه‌بعدی است.

وی در پایان افزود: این پروژه با ترکیب دانش مهندسی پزشکی، مکانیک جامدات و فناوری‌های نوین چاپ سه‌بعدی، الگویی کارآمد برای تولید ابزارهای توانبخشی هوشمند و شخصی‌سازی‌شده در راستای  بهبود کیفیت زندگی بیماران و حرکت به سمت تولید دانش‌بنیان تجهیزات پزشکی در کشور  فراهم کرده و اجرای آن می‌تواند زمینه‌ساز توسعه‌ی محصولات مشابه در حوزه‌های ارتوپدی و پروتزهای اندام مصنوعی باشد.

گفتنی است: این پروژه پژوهشی نوآورانه، حاصل اقدامات فناورانه تیم تحقیقاتی چاپگرهای سه‌بعدی دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان متشکل از مهندس سید محمد حسین جعفری و مهندس بهناز مهوری و دکتر توحید دستان به سرپرستی دکتر حسین حسنی، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان است