3D-tulostamisen hyödyntäminen proteeseissa

Abstract

Proteesit ovat apuvälienitä, joiden tarkoitus on helpottaa amputoitujen elämää. Proteesi voi toimia apuvälineenä päivittäisissä arjen asioissa tai kosmeettisena asuna, jonka tarkoitus on peittää arvet. Proteeseissa on ongelmia. Niiden saatavuus on huono kehitysmaissa ja kriisialueilla, missä niiden tarve on suurta. Proteesien huonoon saatavuuteen vaikuttaa niiden korkea hinta ja puute osaajista. Proteesien laaduissakin on ongelmia. Proteesien epämukavuus, epäesteettisyys ja funktionaalisuuden puute voivat johtaa proteesin käytön lopettamiseen.

Tässä kandityössä tarkastellaan 3D-tulostamisen hyödyntämistä proteesien valmistamisessa. Tarkkailtavat proteesit ovat raajaproteeseja ja kosmeettisia proteeseja. Tutkimus toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jonka tavoitteena oli selvittää, miten eri 3D-tulostuksessa hyödynnettäviä suunnittelu- ja valmistusmenetelmiä voidaan hyödyntää erilaisissa proteeseissa, jotta niiden valmistamisesta tulisi edullisempaa ja proteeseista tulisi helpommin saatavampia. Myös proteesien laatuun kuten kestävyyteen, ulkonäköön ja mukavuuteen vaikuttaviin tekijöihin keskitytään ja verrataan perinteisillä valmistusmenetelmillä valmistettuihin proteeseihin. Sekä pohditaan 3D-tulostamisen kannattavuutta proteesien valmistamisessa.

Tutkielmassa käsitellään laajemmin 3D-tulostamista proteeseissa yleisellä tasolla, minkä jälkeen keskitytään topologisen optimoinnin ja non-assembly-periaatteen hyödyntämiseen 3D-tulostetuissa proteeseissa. Myös realististen soft tissue -proteesien valmistamista 3D-tulostamisella käydään läpi. Raajaproteeseissa 3D-tulosmaisen suurimmat edut ovat edullinen valmistaminen, kevyt paino ja vähemmän rajoitteita proteesin muotoilussa. Topologisella optimoinnilla proteesin painoa pystytään vähentämään entisestään. Non-assembly-periaatteen mukaiset proteesit ovat puolestaan edullisia valmistaa. Kosmeettisissa proteeseissa 3D-tulostamisen edut ovat nopea valmistaminen, vapaa muotoilu ja proteesin edullisuus.

3D-tulostetut proteesit ovat usein laadultaan ja kyvyiltään huonompia perinteisillä valmistusmenetelmillä valmistettuihin proteeseihin verrattuna. Myös 3D-tulostettujen proteesien kestävyys on perinteisiä proteeseja heikompi. 3D-tulostetu proteesit ovat vielä uutta teknologiaa ja niiden moni ongelma johtuu tutkimusten puutteista ja 3D-tulostimien rajoitteista.