Soluções ortopédicas personalizadas através da modelação CAD 3D avançada

Cliente e desafio

O nosso cliente é um fabricante líder de soluções ortopédicas. Procuravam otimizar o design e a seleção dos seus produtos ortopédicos, em particular, próteses e dispositivos cirúrgicos relacionados necessários para a implantação, para um melhor ajuste e desempenho específicos do paciente.

Os métodos tradicionais de I&D não tinham a capacidade de simular as interações complexas entre implantes ou dispositivos e a gama diversificada de variações da anatomia dos membros humanos. Precisavam de modelos 3D de membros inferiores humanos que lhes permitissem:

• Ter em conta as variações anatómicas: ter em conta as diferenças entre a anatomia masculina e feminina, as formas magras e largas e os doentes pediátricos.
• Simular as propriedades dos materiais: utilizar o software CAD para testar diferentes propriedades dos materiais para ferramentas de implantação protésica e cirúrgica, a fim de definir combinações óptimas para várias anatomias.
• Simular cenários de implantação: visualizar e analisar as interações entre o dispositivo cirúrgico e um osso ou articulação, ou entre um membro e uma prótese, com a capacidade de alterar os parâmetros em movimento. 
• Compatibilidade CAD: os modelos resultantes devem ser apresentados como objectos CAD para posterior conceção com a ajuda do software CAD. 

Solução

Para cumprir os requisitos do cliente, utilizámos técnicas avançadas de modelação 3D. Ao contrário dos modelos 3D ocos convencionais, concentrámo-nos na criação de objectos CAD sólidos adequados para a atribuição de propriedades físicas realistas. 

O processo envolveu as seguintes etapas:

1. Aquisição de modelos

Começámos com uma seleção de modelos pré-construídos da biblioteca.

2. Conversão CAD

Estes modelos foram convertidos em objectos CAD sólidos para permitir a aplicação das propriedades dos materiais e fazer os ajustes necessários antes da produção real.

3. Personalização

Os modelos CAD foram então modificados com precisão para representar as variações das anatomias dos membros humanos, incluindo os de sexo masculino, feminino, esguio e largo, bem como os de doentes pediátricos. Para garantir a precisão anatómica, considerámos pontos de referência anatómicos específicos que incluíam diferentes dimensões ósseas, alinhamento axial dos membros inferiores e morfologia geral dos membros. Foram atribuídas diferentes propriedades materiais (por exemplo, densidade, elasticidade, resistência à tração) aos componentes protésicos e aos tecidos circundantes no ambiente CAD.