Индивидуальные ортопедические решения на основе 3D CAD-моделирования

Клиент и задача

Наш клиент - ведущий производитель ортопедических решений. Компания стремилась оптимизировать процесс дизайна и подбора своих ортопедических изделий, в частности, протезов и сопутствующих хирургических инструментов для имплантации с учетом индивидуальных особенностей пациентов.

Традиционные методы исследований и разработок не позволяли моделировать сложные взаимодействия между имплантатами или устройствами и вариациями анатомии человеческих конечностей. Клиенту требовались 3D-модели коленных суставов и нижних конечностей человека, которые позволили бы:

• Учитывать анатомические вариации (пол, телосложение, возраст).
• Моделировать свойства материалов: использовать программное обеспечение CAD для тестирования различных свойств материалов для протезов и хирургических имплантатов, чтобы определить оптимальные комбинации для различных анатомических вариаций.
• Моделировать сценарии имплантации: визуализация и анализировать взаимодействия между хирургическим инструментом и костью или суставом, или между конечностью и протезом с возможностью изменения параметров материалов. 
• Обеспечить совместимость с CAD: полученные модели были представлены в виде CAD-объектов для дальнейшего проектирования с помощью программного обеспечения CAD. 

Решение

To fulfill the client’s requirements, we employed advanced 3D modeling techniques. Unlike conventional hollow 3D models, we focused on creation of solid CAD objects suitable for assignment of realistic physical properties. 

Процесс включал в себя следующие этапы:

1. Подготовка модели

Мы начали с выбора готовых моделей из библиотеки.

2. Преобразование в CAD-формат

Эти модели были преобразованы в твердотельные CAD-объекты, что позволило применить свойства материалов и внести необходимые коррективы до начала производства.

3. Модификация

CAD-модели были модифицированы с учетом анатомических вариаций нижних конечностей (пол, возраст и телосложение). Чтобы гарантировать анатомическую точность, мы учитывали конкретные анатомические ориентиры, включая разные размеры костей, осевое выравнивание нижних конечностей и общую морфологию. Компонентам протеза и окружающим тканям в среде CAD присваивались различные свойства материалов (такие как плотность, эластичность, прочность на разрыв).