The research on prostheses made by Additive Manufacturing (AM) has been increasing,
as they solve some of the issues of the most common prostheses. However, despite their
growth, these prostheses have a high rejection rate, especially in children, due to their low
level of anthropomorphism. The main goal of this study was to develop an aesthetically
appealing three-dimensional (3D) printed body-powered prosthesis for a four-year-old
child with a transverse metacarpal total deficiency.
The development of the prosthesis started through an assessment of the anatomical
features of the extremities of patient’s both upper limbs, performed with body casting,
simple measurements and 3D-scanning of the cast. The whole prosthesis was designed
using the Fusion 360 CAD software and produced using The Original Prusa i3 MK3S and
polylactic acid (PLA) and Filaflex filaments. The prosthesis was designed through an
iterative process, whereby the prosthesis’ appearance and functionality were optimised.
During the design stages, several design configurations and printing settings were tested.
Some printed models were evaluated using pull tests.
The developed prosthesis possessed a high level of anthropomorphism, consisting of a
solution that is quite similar to a human hand. Despite all the generated concepts focused
on increasing the performance of 3D-printed body-powered prostheses, the developed
prosthesis presented a low functionality. However, the device was cheaper and lighter
than the existing 3D-printed body-powered prostheses. Moreover, the performed tests
revealed that a better printing quality implied higher forces to flex the prosthesis and
consequently, lower functionality.
The final prototype was presented to the child and his family, which provided their
feedback using the System Usability Survey and a custom-made assessment questionnaire.
The resulting scores classified the device as "Excellent". Despite being promising, further
work is still required for this device to be used by children with upper limb defects.A investigação em próteses feitas através de Manufatura Aditiva tem aumentado, uma
vez que as mesmas solucionam alguns dos problemas das próteses mais comuns. Porém,
apesar deste crescimento, estas próteses apresentam uma elevada taxa de rejeição,
principalmente em crianças, devido ao seu baixo nível de antropomorfismo. O objetivo
principal deste estudo consistiu no desenvolvimento de uma prótese body-powered esteticamente
apelativa, impressa a três dimensões, para uma criança de quatro anos com uma
deficiência total transversal do metacarpo.
O desenvolvimento da prótese começou com uma avaliação das características anatómicas
das extremidades de ambos os membros superiores do paciente, realizada através
de extração de moldes, medições simples e scanning tridimensional dos moldes. Toda a
prótese foi desenhada com o software Fusion 360 CAD e produzida através da impressora
The Original Prusa i3 MK3S com filamentos de ácido polilático (PLA) e Filaflex. A prótese
foi desenvolvida através de um processo iterativo, em que a aparência e a funcionalidade
da prótese foram otimizadas. Durante as fases de design, foram testadas várias configurações
de design e impressão. Alguns modelos impressos foram avaliados através de testes
de tração.
A prótese desenvolvida possui um elevado nível de antropomorfismo, consistindo
numa solução bastante semelhante a uma mão humana. Apesar de todos os conceitos
gerados com o objetivo de aumentar o desempenho das próteses body-powered impressas a
três dimensões, a prótese desenvolvida apresentou uma baixa funcionalidade. No entanto,
o dispositivo é mais barato e mais leve do que outras próteses body-powered impressas
a três dimensões. Além disso, os testes realizados revelaram que uma melhor qualidade
de impressão implica maiores forças para flexionar a prótese e, consequentemente, uma
menor funcionalidade.
O protótipo final foi apresentado à criança e sua família, os quais forneceram feedback
através do questionário de usabilidade "System Usability Survey" e de um questionário
personalizado. As pontuações resultantes classificaram o dispositivo como "Excelente".
Apesar de promissor, é necessário trabalho futuro para que este dispositivo seja utilizado
por crianças com deficiências dos membros superiores
