حلول تقويم عظام مخصصة من خلال النمذجة ثلاثية الأبعاد المتقدمة CAD

العميل و التحدي

عميلنا شركة رائدة في مجال تصنيع حلول تقويم العظام. وقد سعت الشركة إلى تحسين تصميم واختيار منتجاتها الخاصة بتقويم العظام، ولا سيما الأطراف الاصطناعية والأجهزة الجراحية ذات الصلة اللازمة للزراعة، من أجل تحسين الملاءمة والأداء الخاص بالمريض.

كانت أساليب البحث والتطوير التقليدية تفتقر إلى القدرة على محاكاة التفاعلات المعقدة بين الغرسات أو الأجهزة والمجموعة المتنوعة من الاختلافات في تشريح الأطراف البشرية. فقد احتاجوا إلى نماذج ثلاثية الأبعاد للأطراف السفلية البشرية تسمح لهم بذلك:

• ضع في اعتبارك الاختلافات التشريحية: ضع في اعتبارك الاختلافات في تشريح الذكور والإناث، والبنية النحيلة والعريضة، والمرضى الأطفال.
• محاكاة خواص المواد: استخدم برنامج CAD لاختبار خواص المواد المختلفة لكل من الأدوات التعويضية والجراحية المزروعة لتحديد التركيبات المثلى لمختلف التشريحيات.
• محاكاة سيناريوهات الزرع: تصور وتحليل التفاعلات بين الجهاز الجراحي والعظم أو المفصل، أو بين الطرف الجراحي والطرف الاصطناعي مع القدرة على تغيير المعلمات أثناء التنقل. 
• التوافق مع CAD: يتم تقديم النماذج الناتجة ككائنات CAD لمزيد من التصميم بمساعدة برنامج CAD. 

الحل

لتلبية متطلبات العميل، استخدمنا تقنيات النمذجة ثلاثية الأبعاد المتقدمة. وعلى عكس النماذج ثلاثية الأبعاد المجوفة التقليدية، ركّزنا على إنشاء كائنات مجسّمة باستخدام التصميم بمساعدة الحاسوب مناسبة لتعيين الخصائص الفيزيائية الواقعية. 

تضمنت العملية الخطوات التالية:

1. اقتناء النموذج

لقد بدأنا بمجموعة مختارة من النماذج المعدة مسبقاً من المكتبة.

2. تحويل CAD

تم تحويل هذه النماذج إلى كائنات CAD صلبة لتمكين تطبيق خصائص المواد وإجراء التعديلات اللازمة قبل الإنتاج الفعلي.

3. التخصيص

ثم تم تعديل نماذج التصميم بمساعدة الحاسوب بدقة لتمثيل الاختلافات في تشريح الأطراف البشرية، بما في ذلك الذكور والإناث والبنية النحيلة والعريضة وكذلك تلك الخاصة بالمرضى الأطفال. ولضمان الدقة التشريحية، أخذنا في الاعتبار المعالم التشريحية المحددة التي شملت أبعاد العظام المختلفة، والمحاذاة المحورية للأطراف السفلية، والتشكل العام للأطراف. تم تخصيص خصائص مواد مختلفة (على سبيل المثال، الكثافة والمرونة وقوة الشد) لكل من المكونات الاصطناعية والأنسجة المحيطة بها داخل بيئة التصميم بمساعدة الحاسوب.