Każdego roku na świecie ok. 185 tys. osób poddawanych jest amputacji. Szacuje się, że do 2050 r. ta liczba podwoi się. Z analiz Eweliny Drelich, absolwentki studiów inżynierskich na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (PW) wynikało, że dzieci dostają na początku tylko protezy estetyczne, które zapewniają im jedynie podstawowe chwyty.

„Są one bardzo małe i dlatego trudno jest dostosować wielkość bardziej zaawansowanej protezy do dziecka, aby była odpowiednio lekka i wszystko dobrze działało” – tłumaczy Ewelina Drelich, obecnie studentka Wydziału Elektroniki i Technik PW, cytowana na stronach internetowych Politechniki Warszawskiej (PW). Dlatego chciała ona stworzyć protezę dla dzieci, która jest w możliwie największym stopniu funkcjonalna, a cały mechanizm byłby zamknięty w dłoni. „Większość protez jest przeznaczona dla osób, które mają amputację dużo wyżej, czyli z wyłuszczeniem w stanie łokciowym lub przed nim. Mechanizm jest zawarty głównie w części przedramiennej” - zauważa Drelich.

Pomysłodawczyni prac nad protezą dłoni chce umożliwić zakup takiej protezy jak największemu gronu odbiorców - stąd pomysł, by była ona modułowa. „Wiadomo, że dziecko rośnie, więc jego proteza potrzebuje przebudowy. Aby nie kupować nowej, można wymieniać tylko te najważniejsze części – modułowe, szkieletowe. Cały mechanizm, który będzie zużywał się dużo wolniej, pozostanie ten sam, co zmniejszy koszty protezy” – wyjaśniła Drelich.

Obecnie zespół PW pracuje nad protezą kciuka. „To jeden z najbardziej zaawansowanych palców, jeżeli chodzi o protezę dłoni i wymaga najwięcej pracy” – mówi dr inż. Witold Rządkowski z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa, kierownik projektu, cytowany na stronach uczelni. - „To palec, którego tak naprawdę nie da się zastąpić. Bez każdego z pozostałych da się funkcjonować właściwie w niezmieniony sposób, a bez kciuka nie”.

Jak informuje PW, „zmieniona została koncepcja ruchu”, gdyż na początku sprężyny w przegubach miały zapewniać zamknięcie się dłoni”. Teraz to silniczki będą naciągać dłoń, a sprężyny będą ją prostować. Pozwoli to zachować większą antropomorficzność dłoni.

„Obecny kształt powstał na podstawie zdjęć rentgenowskich i został odwzorowany w programie komputerowym SolidWorks, a następnie przeskalowany, żeby jak najbardziej przypominał kształt ludzkiego kciuka i aby zapewnić jak najlepsze doznania osobie, która miałaby takiego kciuka używać” – mówi Ewelina Drelich.

W ramach pracy inżynierskiej studentki powstał wyjściowy model komputerowy dłoni. Teraz zespół pracuje nad projektem rzeczywistym – na razie w formie wydruków w technologii FDM (Fused Deposition Modeling) – metodą druku 3D polegająca na nanoszeniu termoplastycznego materiału warstwa po warstwie, a także druku żywicą.

„Dzięki takim elementom szkieletowym będzie można personalizować kciuk przy zachowaniu całego mechanizmu wewnątrz. Będzie można go przekładać, a kiedy palec będzie rosnąć – wydłużać jedynie poszczególne segmenty” - czytamy w informacji na stronach internetowych uczelni.

Naukowcy w projekcie pracują nad jednym palcem i chcą, żeby zachowywał się, miał tą samą kinematykę ruchu jak ludzki kciuk, a także dawał podobne siły uchwytu. „Temat jest bardzo rozwojowy. W przypadku dobrych wyników moglibyśmy się skupić na całej dłoni, zbudować odpowiedni mechanizm i pracować nad jego miniaturyzacją. Później moglibyśmy pomyśleć o testach przez osoby po amputacji” - podkreślił dr inż. Witold Rządkowski.

Oprócz inż. Eweliny Drelich i dr. inż. Witolda Rządkowskiego w projekcie uczestniczą: dr hab. inż. Monika Kwacz, prof. uczelni z Wydziału Mechatroniki, dr hab. inż. Jacek Dziurdź, prof. uczelni z Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych, dr inż. Michał Kowalik z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa oraz studenci: Jan Tracz i Adam Cisowski.

Projekt „Antropomorficzna proteza dłoni – budowa i badanie funkcjonowania prototypu kciuka” znalazł się w gronie laureatów konkursu na granty badawcze „BIOTECHMED-2: Start” Centrum Badawczego POB Biotechnologia i Inżynieria Biomedyczna.

Podobne prace nad tanim, łatwym do wymiany i dostępnym modelem protezy, wydrukowanym na drukarce 3D, prowadzą studenci AGH w Krakowie. (PAP)

Anna Mikołajczyk-Kłębek