Protezlerde Bilgisayar Destekli Tasarım ve 3D Baskı
Bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve eklemeli imalat (3D baskı), protez ve ortez cihazlarının tasarım ve üretimine dijital iş akışları getirmektedir. Bir uzuv veya vücut bölgesi tarama yoluyla yakalanmakta, bir cihaz ekranda modellenmekte ve değiştirilmekte, ardından bilgisayar kontrollü imalat ile üretilmektedir. Bu üretim, geleneksel üretim için bir modelin oyulması (CAD/CAM) veya cihazın 3D baskı yoluyla doğrudan katman katman inşa edilmesi şeklinde olabilmektedir. Bu yöntemler, daha fazla tekrarlanabilirlik, kişiselleştirme ve bazı durumlarda daha düşük maliyet vaat etmektedir.
Tanım
Protezlerde bilgisayar destekli tasarım ve 3D baskı, dijital modellemenin (CAD) bilgisayar kontrollü veya eklemeli imalat ile birlikte kullanılarak protez ve ortez cihazlarının tasarlanması ve üretilmesidir; bu yöntem, manuel kalıplama ve el işçiliği ile üretimi ikame etmekte veya tamamlamaktadır.
Kapsam
Bu konu, protez ve ortezlere uygulandığı şekliyle dijital tasarım ve üretim sürecini kapsamaktadır: tarama, CAD modelleme, bilgisayar destekli imalat ve eklemeli imalat, tasarım parametreleri ve ödünleşimleri ile birlikte ele alınmaktadır. Bu metin, teknoloji ve ilgili hususlar hakkında bir referans materyalidir; bireysel bir cihazın üretimi için bir imalat protokolü veya klinik rehberlik sağlamamaktadır.
Temel sorular
- Protez ve ortezlerde dijital tasarım ve üretim süreci nasıl işlemektedir?
- CAD/CAM ve eklemeli imalat arasındaki farklar nelerdir?
- Bir 3D baskılı cihazın mukavemetini ve kalitesini hangi tasarım parametreleri etkilemektedir?
- Dijital üretimin potansiyel faydaları ve sınırlamaları nelerdir?
Anahtar kavramlar
- Bilgisayar destekli tasarım (CAD)
- Bilgisayar destekli imalat (CAM)
- Eklemeli imalat (3D baskı)
- Yüzey tarama ve dijital şekil yakalama
- Erimiş filament imalatı (Fused filament fabrication)
- Dolgu ve katman parametreleri
- Tekrarlanabilirlik ve kişiselleştirme
Mekanizmalar
Dijital bir iş akışı genellikle uzvun veya vücut bölgesinin şeklini bir yüzey tarayıcı ile yakalayarak üç boyutlu bir model oluşturmakla başlamaktadır. Klinisyen veya mühendis, bu modeli CAD yazılımında değiştirerek cihaz geometrisini oluşturmakta, alçı kalıp üzerinde elle yapılanlara benzer şekil düzeltmeleri uygulamaktadır. Model daha sonra, geleneksel kalıplama için pozitif bir model oyan bilgisayar destekli imalat veya malzemeyi katman katman biriktirerek cihazı doğrudan inşa eden eklemeli imalat yoluyla gerçekleştirilmektedir. Basılı parçalarda, malzeme seçimi, katman yönelimi ve dolgu yoğunluğu gibi süreç parametreleri mekanik mukavemeti etkilemektedir; bu nedenle bu ayarlar, basılı bir cihazın fonksiyonel yüklere dayanıp dayanamayacağı açısından merkezi bir öneme sahiptir.
Klinik önem
Dijital tasarım ve eklemeli imalat, protez ve ortez cihazlarının üretim şeklini yeniden şekillendirmekte ve aktif bir araştırma ve uygulama alanı olan tekrarlanabilir, kişiselleştirilebilir iş akışları sunmaktadır. Bu madde, teknolojiyi ve mühendislik hususlarını referans materyal olarak tanımlamaktadır; bir cihazın üretimi için talimatlar veya bireysel bir hasta için üretim yöntemi seçimine yönelik rehberlik sağlamamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Kanıt temeli, mühendislik çalışmaları ve derlemeler tarafından domine edilmektedir. Polimer bazlı eklemeli imalat üzerine yapılan derlemeler, artan benimsenmeyi ve kullanılan malzeme ve süreç yelpazesini tanımlarken, Campbell ve arkadaşları (2018) gibi deneysel çalışmalar, dolgu yüzdesi gibi baskı parametrelerinin 3D baskılı transtibial soketlerin mukavemetini nasıl etkilediğini incelemekte, mekanik yeterliliğin bir cihazın nasıl basıldığına büyük ölçüde bağlı olduğunu vurgulamaktadır.
Tarihçe
Bilgisayar destekli tasarım ve imalat, 1980'lerden itibaren protez ve ortez alanına, geleneksel olarak alçı kalıplar üzerinde elle yapılan soket ve ortez şekillendirme işlemlerini dijitalleştirmek amacıyla girmiştir. Erişilebilir 3D baskının, özellikle erimiş filament imalatının (fused filament fabrication) daha sonra yaygınlaşması, dijital süreci cihazların doğrudan üretimine kadar genişletmiş ve malzeme, baskı parametreleri ve basılı bileşenlerin mukavemeti üzerine araştırmaları teşvik etmiştir.
İlgili konular
Temel eserler
- campbell-2018
- sakib-2023
Sıkça sorulan sorular
- Protezlerde CAD/CAM ile 3D baskı arasındaki fark nedir?
- CAD/CAM'de, geleneksel üretim için pozitif bir model işlemek amacıyla dijital bir model kullanılmaktadır; oysa 3D baskıda (eklemeli imalat), cihazın kendisi malzeme katman katman biriktirilerek doğrudan inşa edilmektedir.
- Bir soketin 3D baskı yöntemi mukavemetini etkiler mi?
- Evet. Malzeme, basılı katmanların yönelimi ve dolgu yoğunluğu gibi süreç parametreleri, basılı bir cihazın mekanik mukavemetini etkilemektedir; bu nedenle bu ayarlar, cihazın fonksiyonel yüklere dayanıp dayanamayacağı açısından önem taşımaktadır.