3D modelling and knowledge: tools to automate prosthesis development process

Abstract

Computer-aided tools can help to realize customfit products characterized by a strict interaction with human body and definitely improve quality of life, in particular of people with disabilities. The paper refers to this context and to a specific custom-fit product, the lower limb prosthesis. It presents an innovative framework centred on virtual models of the patient's body, to design and configure lower limb prosthesis, both transfemoral and transtibial. The framework integrates virtual prototyping and knowledge-based tools to support the orthopaedic technician during all the steps of the lower limb prosthesis design, suggesting rules and procedures for each task. First, the considered product is introduced, and then, the new design framework is described as well as main steps and related tools, from socket modelling to standards component selection and final prosthesis assembly. Results of preliminary experimentation and final remarks conclude the paper.

Automated and Data-driven Computational Design of Patient-Specific Biomechanical Interfaces

“…For instance, Papaioannou et al 2010 [34] presents the use of dynamic roentgen stereogrammetry combined with image based modeling and FEA. Colombo et al 2013 [32] and subsequent studies by the same group [35], [36] present the most detailed patient-specific socket design and evaluation framework to date. Although patientspecific geometries are derived from MRI, the socket designs are created in a computer aided but manual fashion based on experience and a-priori knowledge of manually inspected vulnerable and load-bearing regions.…”

Mapeamento de processos para produção de próteses na perspectiva da representação em design

“…No presente estudo comparativo entre abordagens de processos de produção de próteses assistida por computador fez-se uma comparação entre o artigo científico intitulado "3D reconstruction of the structure of a residual limb for customising the design of a prosthetic socket" (Reconstrução 3D da estrutura de um membro residual para a customização do design de um encaixe protético) de Zheng, Zhao e Lu (2005) com aquele intitulado "3D modelling and knowledge: tools to automate prosthesis development process" (modelagem 3D e conhecimento: ferramentas para automatizar o processo de desenvolvimento de próteses) de Buzzi et al (2012).…”

“…A partir destas informações levantadas foram identificadas regras de conduta específicas para cada profissional e com o uso de técnicas como mapas mentais. Buzzi et al 2012 Parâmetros foram identificados a partir das informações levantadas para guiar a configuração do processo. Estes foram divididos em três grupos: a avaliação do paciente, a avaliação da do membro residual e medições antropométricas conforme apresentados na tabela gerada pelos autores (Tabela 1).…”

“…Figura 5: Figura mostrada em artigo de Buzzi et al 2012 A figura acima (Figura 5) é de um modelo holístico que propõe a arquitetura geral da estrutura proposta. Nela pode-se observar a delimitação de etapas determinadas pelos autores como importantes para a criação de próteses e a delimitação do gerenciamento das peças de montagem, porém não traz uma clara definição da ordem das etapas processuais muito menos dos principais componentes de cada etapa.…”

Performance evaluation and clinical applications of 3D plenoptic cameras

“…For example, the quantification of the precision 7 and accuracy of suture placement 8 could be ascertained by a 3D camera. 3D quantification is already used in dermatology diagnosis 9 , dental intervention 10 , prosthesis 11 and implant fitting 12 , and for differentiation of healthy and cancerous tissue 13 . For robotic surgical interventions, quantitative measurement of the surgical field is essential and necessary, and the performance of such quantitative imagers would improve the overall capability of robotic systems, particularly for semi-autonomous or autonomous operation 14 .…”