אלגוריתם להתאמת סדים אורטופדיים בהדפסת תלת מימד

בחודש יוני השנה הסטודנטיות והסטודנטים המסיימים שנה ד' בבית הספר להנדסה מכנית של הפקולטה להנדסה הציגו בגאווה, את פרויקטי הגמר עליהם עבדו לאורך השנה. במסגרת יום זה הציג אור מאיו אב טיפוס של סד אורתופדי לשורש כף היד שהודפס במדפסת תלת ממד וזיכה אותו בתעודת "ציון לשבח". דני ברקו, אחראי פרויקטי הגמר לתואר ראשון ופרופ' יורם רייך הנחו את אור לאורך כל הדרך עד סיום הפרויקט.

בפרויקט, פיתח אור אלגוריתם המבצע אוטומטיזציה של התאמת סד שורש כף יד לילדים עם שיתוק מוחין בהדפסה תלת ממדית. באמצעות הזנת מספר מדידות אנטומיות של יד המטופל לממשק משתמש ייעודי שפותח, מתבצעת התאמה אוטומטית למודל גנרי של סד אורתופדי ונוצר קובץ STL שניתן להדפיס בכל מדפסת תלת ממד.

הכנת סדים מתבצעת כיום רק במרפאות לשיקום כף יד, בעלות גבוהה ועל ידי צוות מיומן שזמינותו מוגבלת עקב עומס רב. הסדים מאבדים את יעילותם עקב בלאי או גדילה של הילד וכתוצאה מכך שיטת הטיפול באמצעות סדים נזנחת, ולא מתבצעת התאמה רציפה והמשכית שלהם. האלגוריתם שפותח מאפשר להנגיש את הטיפול למסגרות החינוך המיוחד, בהן כבר קיימות מדפסות תלת ממד. "על בסיס האלגוריתם שפיתחתי, ניתן להסב כל אביזר אורטופדי בצורה אוטומטית ובהתאמה אישית להדפסת תלת ממד" מסביר אור.

בתמונה: אב טיפוס לסד שורש כף יד לילדים עם שיתוק מוחין בהדפסה תלת ממדית.

בתכן שבוצע – עלות הסד הופחתה ב97%, הסד מאוורר יותר, חזק, קל משקל ונגיש יותר בהשוואה לסדים הקיימים. כמו כן, האלגוריתם שפותח אינו דורש התערבות המשתמש (למעט הזנת המידות בהתחלה) או ידע טכני כלשהו. הכלים בהם נעשה שימוש בפרויקט הם: Solidworks surfaces, FEA (אנליזת אלמנטים סופיים), LabVIEW, GUI ייעודי, Python API, אופטימיזציה טופולגית, הדפסת תלת ממד (FDM) ותוכנת Blender.

הצורך בפרויקט הועלה ע"י ד"ר יפי לבנון מהחוג לריפוי בעיסוק באוניברסיטת תל אביב, שהעידה כי ילדים עם שיתוק מוחין זקוקים לסדים אורטופדיים לידיים לאורך חייהם. ללא טיפול הולם, היד אינה פונקציונלית, הם עלולים לסבול מכאבים, ניוון וקיצור שרירים שעשויים לגרור ניתוחים. ד"ר סיגל פורטנוי מהמעבדה לשיקום מוטורי בחוג לריפוי בעיסוק ומנחת הפרויקט, זיהתה את הפוטנציאל בהנגשת הטיפול באמצעות הדפסת תלת ממד ופועלת כבר מספר שנים ליצירת 'ספריית סדים' בהתאמה אישית בשיטה זו. לפני תקופת הקורונה, התקבל אישור מועדת הלסינקי (ועדת אתיקה) שיאפשר ניסויים עתידיים בתוצר הפרויקט בילדים עם שיתוק מוחין בישראל.

כמו כן, השימוש בתוכנת Blender לטובת ההתאמה האישית של הסד נעשתה בהכוונת ד"ר עמית ברמנו מהפקולטה למדעי המחשב.

מוזמנים להמשיך ולהתרשם ממגוון פרויקטי הגמר של הסטודנטים והסטודנטיות שלנו - הקליקו