Șef lucr. dr. ing. Anca Elena Stanciu BRAȘOV 2019 Dițu Andreea Irina Proiectarea și realizarea unui model de proteză parțială a mâinii PROIECT DE… [304363]

PROIECT DE DIPLOMĂ

Absolvent: [anonimizat]:

Inginerie Medicală

Coordonatori științifici:

Prof. dr. ing. Ion Barbu

Șef lucr. dr. ing. Anca Elena Stanciu

BRAȘOV

2019

Dițu Andreea Irina

Proiectarea și realizarea unui model de proteză parțială a mâinii

PROIECT DE DIPLOMĂ

Program studii:

Inginerie Medicală

Brașov, 2019

Scopul lucrării

Lucrarea de diplomă intitulată „Proiectarea și realizarea unui model de proteză parțială de mână” are ca scop realizarea unui dispozitiv de tip proteză parțială pentru mână. Pentru o mai bună înțelegere a conceptului, [anonimizat], accidentat la mâna dreapta. [anonimizat] i s-[anonimizat]. Astfel, din cauza necesității întregirii sistemului mâinii, s-a [anonimizat]..

[anonimizat] 2560, Senzorul Muscular V3, Servomotoarele SG90, [anonimizat] 9V, [anonimizat]-ului Arduino (IDE).

Lucrarea de diplomă cuprinde 83 [anonimizat]-se în mai multe subcapitole.

[anonimizat] „Scopul lucrării”, [anonimizat], și descrierea pe scurt a conținutului acestei lucrări.

[anonimizat], denumit „Introducere”, tratează bazele în urma cărora a [anonimizat], și un scurt istoric al bazelor protezării.

Al treilea capitol, „Stadiul actual”, [anonimizat] a [anonimizat].

Capitolul IV, „Elemente de anatomie a membrului superior”, cuprinde anatomia simplă și aprofundată a membrului superior: mușchi, oase, articulații, [anonimizat], vascularizație, etc.

Capitolul V intitulat „Elemente de biomecanică a mâinii” [anonimizat]: „Încheietura mâinii” și „Degetele”.

[anonimizat], [anonimizat], proiectarea 3D a protezei și asamblarea acesteia.

[anonimizat].

The paper titled „Design and realization of a partial hand prosthesis” has the purpose to provide a partial hand prosthetic device. For a [anonimizat] a male, middle-aged, injured right hand. [anonimizat], except for the opposing finger. So, [anonimizat].

The current prototype will be designed from many electronic components such as the Aduino Mega 2560 [anonimizat] V3 Sensor, SG90 Servo Motors, a PCB, 9V batteries, connected to each other via wired tin wires and programmed with the software Arduino (IDE).

The diploma paper consists of 83 pages and is structured in eight chapters, divided into several subchapters.

The first chapter, entitled "The Purpose of the Work", presents the objectives of the paper, the purpose of this paper and a brief description of the content of this work.

Chapter II, called "Introduction," treats the bases behind which it was possible to draw up, define and describe the areas in which the theme falls, and a brief history of the bases of prosthesis.

The third chapter, "Current Status," refers to the current progress of hand or arm prostheses, bionic hands and intelligent hands prototypes on the market to meet patients' needs, or just prototype stages.

Chapter IV, "Upper Arm Anatomy Elements", includes a simple and profound anatomy of upper limbs: muscles, bones, joints, skin and nails, tendons, vascularization, etc.

Chapter V entitled "Biomechanics of the Hand" describes the possible movements that the human hand can accomplish, being divided into two subchapters: "Wrist" and "Fingers".

The sixth chapter includes the description of the concept of the partial prosthesis, the components used, the necessary materials, the 3D design of the prosthesis and its assembly.

Chapter VII consists of the conclusions of the realization of the device, and the last chapter is represented by the bibliographic references necessary for the writing of the paper.

Introducere

Ingineria

Ingineria reprezintă profesia în care cunoașterea matematicii și a științelor naturale, dobândită prin studiu, experiență și practică, este aplicată cu judecată pentru a dezvolta modalități de a folosi, din punct de vedere economic, materialele și forțele naturii în beneficiul omenirii. [1]

Consiliul Inginerilor Americani pentru Dezvoltare Profesională definește Ingineria ca fiind:

„Aplicarea creativă a principiilor științifice pentru a proiecta sau dezvolta structuri, mașini, aparate sau procese de fabricație sau lucrări care le utilizează singure sau în combinație; sau să construiască sau să opereze cu aceeași cunoștință deplină a designului lor; sau să prevadă comportamentul acestora în condiții de operare specifice; toate în ceea ce privește funcția prevăzută, economia de funcționare și siguranța vieții și a proprietății ".[2]

Ingineria medicală

Fiind numită și Bioinginerie sau Inginerie Biomedicală, Ingineria Medicală reprezintă un domeniu multi-disciplinar, care integrează activități profesionale inginerești cu bazele cunoștințelor referitoare la corpul uman, precum și înțelegerea moduluyi în care acesta funcționează atunci când este sănătos, bolnav sau accidentat. [3]

Ingineria medicală este o disciplină care prezintă o dezvoltare rapidă, continuă. Aceasta acoperă dezvoltarea principiilor inginerești și a tehnologiei materialelor în domeniul medical. Ingineria medicală vizează depășirea decalajului dintre inginerie și medicină, combinând competențele de proiectare și rezolvarea a problemelor de inginerie cu științele medicale și biologice. Aceasta include cercetarea, proiectarea și dezvoltarea produselor terapeutice medicale a sistemelor biologice sau optimizarea și gestionarea utilizării echipamentelor clinice pentru îmbunătățirea diagnosticării, monitorizării și terapiei pentru pacienți. [4]

Profesorul Metin Sitti de la Institutul Max Planck pentru sisteme inteligente din Stuttgart, Germania, spune astfel:

"Ingineria biomedicală a avut întotdeauna un impact foarte pozitiv în îmbunătățirea calității vieții noastre. Dezvoltarea inovației științifice, tehnologice și comerciale în ingineria biomedicală ne va ajuta să depășim provocările cu care ne confruntăm.” [5]

Semnalele biomedicale au fost utilizate de către arhitecți pentru proiectarea sistemelor bioelectrice și biomecanice. Medicii și experții în domeniul serviciilor umane au introdus procedurile de diagnosticare a problemelor medicale. Semnalele biomedicale tratate de acești experți s-au concentrat în general atât pe diagnostic, cât și pe interpretarea informațiilor privind starea de sănătate a unui individ. Instrumentele sau programele existente de prelucrare a semnalului sunt mai potrivite pentru inginerii care lucrează în aplicații biomedicale, în funcție de poziția lor, pot folosi cu ușurință uneltele sau programele. Cele mai importante semnale biomedicale sunt clasificate în două tipuri, cum ar fi potențialul de acțiune și potențialul legat de evenimente. Electromiograma, electroneurograma, electrocardiograma și electroencefalograma sunt potențiale de acțiune existente. Potențialele legate de eveniment sunt electrogastrograma, fonocardiogramă, pulsul carotidei, semnalele senzorilor vârfului catheterului, semnalul vocal, vibromarograma. Diferitele modalități de imagine sunt utilizate pe scară largă în domeniul biomedical, adică imagistica prin rezonanță magnetică funcțională, tomografia computerizată, imagistica cu ultrasunete și tomografia cu emisie de pozitroni. Datele fMRI produc date funcționale de rezoluție spațială și rezoluție temporală relativ scăzută, care au fost utilizate în general pentru a studia funcționarea creierului bolnav și sănătos, în diferite condiții de activitate și în repaus. Literaturile recente au demonstrat că modalitățile EEG și fMRI s-au concentrat asupra analizei și dezvoltării metodelor de cuantificare a durerii la pacienții cu siclemie. Mai mult, aceste modalități pot identifica convulsiile epileptice prin înregistrarea stării de repaus și, de asemenea, pot fi practicate pentru detectarea diferențelor în activitatea creierului. Între timp, tomografia computerizată asociată cu anatomia, care asigură rezoluția spațială și temporală. Multi-detectorul CT este o metodă non-invazivă de imagistică care este un instrument recent de avansare tehnologică pentru vizualizarea anatomiei cardiace cu rezoluție înaltă. [6]

Protezarea

Protezele, în medicină, reprezintă aparate sau piese de aparate care au rolul de a înlocui organe, membre, părți ale acestora, sau conducte naturale ale corpului uman sau animal. Datorită adaptării funcționale și structurale cu privire la complexitatea activităților umane, mâna este unul dintre cele mai complicate segmente ale organismului uman. Traumatismele severe ale mâinii pot crea un handicap major. Mâna umană reprezintă una dintre cele mai complexe sisteme mecanice, aceasta fiind capabilă să efectueze manipulări motorii fine dar și de forță deopotrivă. Proiectarea unui model de protezare a mâinii omului, care este apropiat de mișcările naturale ale acesteia, necesită o mare complexitate de detalii anatomice care urmează să fie modelate și simulate. Mișcarea modelului de mână trebuie sa fie controlată de contracția musculară creată de mușchii artificiali. Se dorește realizarea unui model hibrid pentru a transforma valorile date de contracția reală a mușchilor în acționarea falangelor. Mușchii artificiali controlează direct rotirea oaselor bazate pe date anatomice și legi mecanice, și pot deforma țesutul pielii artificiale cu ajutorul unui sistem de arcuri. Proteza va trebui să prezinte și să realizeze mișcările corecte din punct de vedere anatomic și fizic. Mâinile joacă un rol vital în fiecare aspect al vieții noastre de zi cu zi. Este nevoie de ele pentru a mânca, a scrie, a lucra, a comunica, a juca într-un cuvânt pentru toate activitățile. [7]

Scurt istoric

Cele mai vechi documente privitoare la utilizarea membrelor artificiale provin de la Herodot și Aristophanes ce datează din secolul V î.e.n.. Cu toate că vestigiile și unele documente dovedesc existența unor preocupări pentru construcția de proteze încă cu mai multe sute de ani în urmă, un real progres se remarcă abia în secolul al XVI-lea. Armurierii care, se ocupau cu construcția protezelor, realizau pentru vremurile de atunci, adevărate capodopere, compuse din mecanisme de prindere și de răsucire, dotate cu pârghii și sisteme dințate de frânare. [8]

În Franța, celebrul Ambroise Paré (1517-1590) s-a ocupat de problema protezării, concepând și recomandând diferite tipuri de proteze. În 1536, acesta a realizat prima proteză de mână și cot, ulterior urmând și alte tipuri de încercări. Perfecționări ale mâinilor artificiale cu articulații mobile au fost aduse și de către Părintele Sebastian (1675). Cu 100 de ani mai târziu, Pierre Dionis descrie construcția unei proteze de lemn, în care încerca să redea forma și funcționarea unui membru inferior. De asemenea, sunt notabile și încercările chirurgilor olandezi Solingen și Verduin, care au realizat o proteză din lemn în formă de cizmă pentru gambă și coapsă, aceasta fiind prevăzută cu un manșon din lemn pentru coapsă, o articulație pentru genunchi sub forma unei balama, șine laterale din oțel și un picior de lemn. [8]

Primul braț bionic a fost vândut de către agenția americană de control a medicamentelor, în Statele Unite ale Americii. Acestea pot reda senzația de atingere unei persoane cu membru superior amputat, și chiar sa realizeze mișcări de complexitate medie. În Romania, clinica Ortotech a reușit să adapteze douăzeci de proteze bionice pentru membrele superioare ale pacienților români. [9]

Stadiul actual

Mâna protetică SensorHand Speed și VariPlus Speed

În combinație cu protezele de braț cu control mioelectric, mâinile protetice „SensorHand Speed și VariPlus Speed” fac posibilă pentru utilizator prinderea obiectelor, strângerea și un stil de viață activ. Protezele mioelectrice răspund, în general, la semnalele respective ale mușchilor purtătorului. Până la șase programe de control „ SensorHand Speed și VariPlus Speed„ fac posibilă personalizarea unei mâini protetice în funcție de nevoile personale și individuale ale utilizatorului, condiționate de posibilitatea purtătorului de a controla unul sau două semnale ale mușchiului. Forța și viteza de prindere pot fi, de asemenea, ajustate. [10]

Protezele modulare

Protezele modulare create de Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory sunt mâini robotice de culoare negru lucios cu doar trei degete, fiecare dintre acestea etalând un vârf luminos, asemănător unei spume de mare de culoare verde. Vârfurile degetelor, de culoare verde-albastru, sunt numite BioTacs și sunt senzori care detectează în mod independent multiple senzații, precum presiunea, temperatura și vibrațiile. [11]

Proteza bionica I-Limb Quantum

Fiind bazată pe designul de top al gamei de produse i-limb, proteza „i-limb Quantum” combină stilul cu o funcționalitate greu de egalat. Aceasta proteză bionică include controlul gesturilor prin tehnologia brevetată și inovatoare i-mo și este prima proteză de membru superior care poate schimba prinderile cu un gest simplu.

Caracteristicile cheie ale protezei bionice includ :

inteligență mărită – tehnologia i-mo: utilizarea de gesturi simple pentru a schimba pozițiile de prindere

rapiditate mărită – viteza prinderilor crește cu până la 30% în comparație cu variantele anterioare

putere mărită – 30 % mai multă putere atunci când este necesar, iar viața bateriei creste cu 50 %

dimensiune mai mică – fiind disponibilă în 3 dimensiuni, conține și o dimensiune mai mică adecvată pentru femei și copii.

Funcționalitatea controlului gesturilor:

Mâna trebuie să fie deschisă, pe modul normal

Mâna trebuie ținută paralelă cu solul (cotul îndoit la 90 grade).

Se așteaptă un semnal deschis până în momentul când degetul are o ușoară zvâcnire.

Se mișcă mâna (în interval de o secundă) în direcția pentru care este setată prinderea specifică.

Proteza va adopta apoi prinderea.

Proteza „i-limb Quantum” are 24 opțiuni de prindere disponibile și 12 opțiuni de prindere personalizate. [12]

Mâna protetică Michelangelo

Sistemul protetic Michelangelo redă numeroase funcții naturale ale mâinii cu diverse opțiuni de prindere. Datorită designului său foarte asemănător unui membru superior sănător, se integrează armonios în imaginea naturală a corpului. [13]

Puține părți ale corpului sunt atât de versatile și de complexe precum sunt mâinile. Doar întrepătrunderea perfectă de nervi, tendoane, un total de 27 oase, 39 mușchi și 36 de articulații permit să realizarea sarcinilor zilnice, în mod natural. Recrearea cât mai multora dintre numeroasele funcții posibile pentru o proteză a reprezentat întotdeauna una dintre cele mai mari provocări pentru tehnologia medicală. Mâna „Michelangelo”, cu cele șapte posibilități diferite de prindere, redă numeroase funcții ale mâinii naturale. Forța de ridicare este cuprinsă între 6 și 7 kg. [13]

Elemente de anatomie a membrului superior

Mâinile sunt cele două extremități prehensile și prevăzute cu degete ale membrelor superioare umane. Fiecare deget posedă o unghie, formată din cheratină. Mâna este principalul organ al manipulării. Vârful degetelor este una dintre zonele cu cele mai multe terminații nervoase din organism și este principala sursă de informație tactilă din mediul extern. Ca și în cazul celorlalte organe perechi (picioare, urechi, ochi etc.), fiecare mână este controlată de emisfera creierului opusă părții corpului în care se află. [14]

Mâna conține multe structuri specializate care lucrează în sincronizare, oferind biomecanică precisă a motorului și simțuri tactile fine. Mâinile noastre pot fi afectate de o gamă largă de condiții, congenitale și dobândite. Chiar și vătămările traumatice minore pot duce la o rigiditate semnificativă și la pierderea funcțiilor acestora. Gestionarea acestor condiții necesită o bună cunoaștere a anatomiei mâinilor. [15]

Structurile osoase

Scheletul de bază al pumnului și mâinii este constituit dintr-un număr de 27 de oase. Aceste oase sunt grupate în oase carpiene, metacarpiene și falange. [16]

Articulația pumnului este cea mai complexa articulație a corpului. Aceasta este formată din opt oase carpiene grupate în două rânduri, având mișcări foarte limitate între ele. De la radius spre ulnă, rândul proximal este compus din osul scafoid, semilunar, piramidal și pisiform. În aceeași direcție, rândul distal este format din oasele trapez, trapezoid, capitat și osul cu cârlig. [16]

Toate oasele carpiene participă la funcționarea încheieturii mâinii cu excepția osului pisiform. Acesta se numește os sesamoid. Prin el trece tendonul mușchiului flexor ulnar al carpienelor. Osul scafoid are rolul de a forma legătura dintre cele doua rânduri. Datorită acestui fapt, osul scafoid este cel mai vulnerabil la fracturi. Rândul distal al oaselor carpiene este foarte puternic legat de baza celui de-al doilea și al treilea os metacarpian, formând o unitate fixă. Toate celelalte structuri unități mobile se mișcă în împreună cu unitatea stabilă. Mâna conține cinci oase metacarpiene. Fiecare metacarpian deține o bază, un trunchi, un gât și un cap. Primul os metacarpian este cel mai scurt și mai mobil. Este articulat proximal cu osul trapez. Celelalte patru metacarpiene se articulează cu trapezoidul, capitatul și osul cu cârlig, la nivelul bazei. Fiecare cap metacarpian este articulat distal cu falanga proximală a fiecărui deget. [16]

Mâna conține 14 falange. Fiecare deget conține 3 falange (proximală, mijlocie și distală) cu exceptia policelui (degetul mare) care este compus doar din doua falanage. Pentru evitarea confuziilor, fiecărui deget i-a fost atribuit un nume (police, index, mediu, inelar și mic). [16]

Plăcile volare sunt structuri cartilaginoase fibroase găsite la articulațiile metacarpofalangeale și articulațiile interfalangiene. Acestea întăresc capsula articulară îmbunătățind stabilitatea. La articulațiile metacarpofalangeale, ele sunt atașate doar la falanga prmximală, permițând o anumită hiperextensiune. În schimb, la articulațiile interfalangiene, ele sunt atașate la falangi la fiecare parte a articulației pentru a preveni hiperextensia. Plăcile de volar sunt de asemenea ținute împreună prin ligamentele metacarpiale transversale profunde la articulațiile secundare până la a cincea metacarpofalangiană. Fracturile plăcii volare sunt leziuni obișnuite și implică, de obicei, degetele mijlocii și inelare. [15]

Încheietura este o articulație multiplă articulată, compusă din șapte oase carpale adevărate și un os sesamoid, pisiformul.

Pielea și unghiile

Pielea care acoperă fața dorsală a mâinii diferă de pielea care acoperă palma. Pielea de pe fața dorsală a mâinii este subțire și pliabilă. Ea este atașată scheletului mâinii prin țesut areolar larg în care se găsesc vene și vase limfatice. Acest fapt explică de ce edemul mâinii se manifestă predominant pe fața dorsală. Mai mult de atât, prinderea largă a pielii o face mai predispusă la traumatisme și permite crearea unor bule locale. [16]

Pielea suprafeței palmare a mâinii este unica, având funcții speciale. Pielea palmară este groasă și nu la fel de pliabilă ca cea de pe partea dorsală. Este atașată strâns de fascia subcutanată prin numeroase fibre verticale. Caracteristicile acestea cresc stabilitatea pielii pentru ca funcția de apucare să poată fi realizată corect. Pielea este mai puternic fixat de structurile proximale la nivelul crestelor palmare. Acest lucru are importanță clinică, atunci când se planifică incizia chirurgicală pentru a micșora contracturile pielii. [16]

Unghiile reprezintă apendici speciali ai pielii derivați din epiderm. Acestea se dezvoltă dintr-o matrice germinală care se află la baza falangei distale. Matricea unghială situata distal față de lunulă, poartă numele de matrice sterilă. Aceasta este puternic vascularizată, lucru care îi conferă culoarea roz. Întreaga matrice unghială este în contact foarte strâns cu periostul falangei distale. Din această cauză, este vulnerabilă la leziuni în cazul unei fracturi a falangei. [16]

Fascia palmară și compartimentele profunde

Fascia palmară se compune dintr-un țesut fibros rezistent și aranjat în fibre longitudinale, transverse, oblice și verticale. Fibrele longitudinale își au originea la nivelul articulației pumnului din tendonul longitudinal palmar, când acesta există. Fibrele acestea se extind până la baza fiecărui deget, unde alte fibre, mai mici, se extind distal și se atașează la țesuturi.

Această matrice de fibre formează flexorul fibros și sistemul de flexie al fiecărui deget. Fibrele transverse sunt concentrate în mijlocul palmei. Ele se află în legătură cu fibrele longitudinale și contribuie la flexia degetelor. La nivelul dermul pielii palmare se atașează fibrele verticale ale fasciei palmare. Profund, la nivelul fibrelor longitudinale și transverse, fibrele verticale se unesc într-un sept și se atașeaza metacarpienelor, formând opt compartimente diferite pentru tendoanele flexorilor și pachetul neurovascular al fiecărui deget. [16]

Un compartiment comun central se localizează proximal la nivelul palmei. Degetele conțin două benzi fasciale de importanță clinică. Acestea sunt ligamentul Grayson și ligamentul Cleland, care sunt localizate ventral și dorsal de pachetul neurovascular al fiecărui deget. Cunoștințele despre anatomia fibrelor fasciei palmare și a compartimentelor profunde sunt extrem de importante pentru identificarea structurilor în timpul procedurilor precum fasciectomia palmara pentru boala Dupuytren. [16]

Nervii

Mâna este inervată de 3 nervi: nervul median, ulnar și radial. Fiecare dintre aceștia conțin componente senzitive și motorii. Variații ale distribuției clasice a nervilor sunt mai degrabă o regulă decât o excepție. Pielea antebrațului este inervată median de nervul medial antebrahial cutanat, și lateral de nervul lateral antebrahial cutanat. [16]

Nervul median este responsabil pentru inervarea musculaturii implicate în mișcările fine și funcția de prindere a mâinii. Acesta își are originea în fibrele laterale și mediale ale plexului brahial. La nivelul antebrațului, ramurile motorii inervează mușchii pronatori și flexori ai mâinii.

Ramura anterioară interosoasă inervează, de asemenea, mușchii flexori și pronatori. Proximal față de articulația pumnului, ramura palmară cutanată prezintă senzații eminenței tenare. Pe măsură ce nervul median străbate canalul carpian, ramurile motorii recurente inervează musculatura tenară. De asemenea, inervează musculatura indexului și a degetelui mijlociu. Ramurile digitale senzoriale inervează policele, indexul, degetul mediu și marginea radială a inelarului. [16]

Nervul ulnar este responsabil pentru inervarea musculaturii implicate în funcția de apucare a mâinii. Își are originea în fibrele mediale ale plexului brahial. Ramurile motorii inervează mușchii flexori ai inelarului și degetului mic. Proximal față de articulația pumnului, ramura cutanată palmară oferă inervație eminenței hipotenare. Ramura dorsală, fiind legată prin ramuri din spre antebratul distal, și trunchiul principal, inervează porțiunea ulnară a feței dorsale a mâinii și degetului mic și o parte a inelarului. La nivelul mâinii, ramurile superficiale formează nervii digitali, care inervează degetul mic și latura ulnară a inelarului. Profundele ramuri motorii trec prin canalul Guyon împreună cu artera ulnara. Inervează musculatura hipotenară, toți mușchii interosoși, mușchii adductori și flexori. [16]

Nervul radial este are rolul de a inervarea extensorii pumnului, care controlează pozițtia mâinii și o stabilizează. Își are originea în fibrele posterioare ale plexului brahial. La nivelul cotului, ramurile motorii inervează mușchii brahiradiali și extensorul brahial al carpului. Pe suprafața antebratului proximal, nervul radial se împarte în ramuri superficiale și profunde. Ramurile posterioare profunde interosoase inervează toată musculatura compartimentului extensor. Ramurile superficiale inervează senzitiv porțiunea radială a feței dorsale a mâinii, fața dorsală a policelui și cea a indexului, degetului mediu, jumătatea radială a inelarului proximal față de articulația distală interfalangiană. [16]

Musculatura și tendoanele

Musculatura mânii este impărțitaă în două grupe: intrinsecă și extrinsecă. Mușchii intrinseci sunt localizați în interiorul mâinii, iar cei extrinseci sunt localizați proximal la nivelul antebrațului și se inserează la nivelul scheletului mâinii prin tendoane lungi. [16]

Mușchii extensori sunt toți extrinseci, cu excepția unuia singur care este implicat în extensia articulației interfalangiene. Toți muschii extensori extrinseci sunt inervați de nervul radial. Acest grup de mușchi constă în trei extensori ai articulației pumnului și un grup mare de extensori ai policelui și degetelor. Mușchiul extensor scurt radial al carpului este principalul extensor al articulației pumnului, alături de extensorul lung radial al carpului și extensorul ulnar al carpului care realizează deviația radială și respectiv ulnară. Primul își are inserția la baza metacarpianului III, iar ultimii doi se adaugă la baza celui de-al doilea și al cincilea metacarpian. [16]

Retinaculul extensorilor previne supraintinderea tendoanelor de la nivelul încheieturii și separă tendoanele în șase compartimente. Mușchii extensori comuni ai degetelor dețin o serie de tendoane pentru fiecare deget în parte, având un corp muscular comună cu punți intertendinoase între ele. Indexul și degetul mic au fiecare funcții de extensii independente prin extensorul propriu al indexului și extensorul degetului mic. [16]

Flexorii extrinseci constau în 3 flexori ai încheieturii și un grup mare de flexori ai policelui și degetelor. Aceștia sunt inervați de nervul median, cu excepția flexorului ulnar al carpului și a flexorului digital profund al inelarului și degetului mic care sunt inervați de nervul ulnar. [16]

Mușchiul flexor radial al carpului este principalul flexor al încheieturii, alături de flexorul ulnar al carpului și lungul palmar, care lipsește la 15% din populație. Inserția lor se află la baza metacarpianului III, baza metacarpianului V și, respectiv, fascia palmară. Flexorul ulnar al carpului este în primul rând un deviator ulnar. Cei 8 flexori digitali sunt împărțiți în grupe superficiale și profunde. Împreună cu flexorul lung al policelui, acesta intersectându-se la nivelul falangei distale a policelui, aceștia trec prin canalul carpian pentru a asigura flexia articulațiilor interfalangiene. [16]

La nivelul palmei, se găsește tendonul flexorului superficial al degetelor împreună cu tendonul profund. Apoi se împarte la nivelul falangei proximale și se reunește dorsal cu tendonul profund pentru a se intersecta la nivelul falangei mijlocii. Flexorul digital profund perforează tendonul superficial pentru a se adăuga la nivelul falangei distale. Relația dintre tendoanele flexorilor și articulația pumnului, articulația metacarpofalangiana și cea interfalangiană este menținută printr-un sistem reticulat care previne efectul de supraîntindere.

Mușchii intrinseci se găsesc în totalitate la nivelul mâinii. Ei sunt împărțiți în 4 grupe: tenară, hipotenară, lumbricală și mușchii interososi. Grupul tenar constă în adductorul scurt al policelui, opozantul policelui, flexorul scurt al policelui și mușchii adductori ai policelui. Toți sunt inervați de ramuri ale nervului median, cu excepția adductorilor policelui și capatului profund al flexorului scurt, care sunt inervați de nervul ulnar. Aceștia își au originea la nivelul retinaculului flexorilor și oaselor carpiene, și se inseră la nivelul falangei proximale a policelui.

Mușchii lumbricali contribuie la flexia articulațiilor metacarpofalangiene și la extensia articulatiilor interfalangiene. Ei își au originea în tendoanele flexorilor digitali profunzi la nivelul palmei și se inserează la nivelul aspectului radial al tendoanelor extensorilor din planul degetelor. Mușchii lumbricali ai indexului și ai degetului III sunt inervați de ramuri din nervul median, iar ai inelarului și degetului mic sunt inervați de ramuri din nervul ulnar. [16]

Articulațiile

Articulația pumnului este una complexă, multiarticulară, care permite o gamă largă de mișcări în flexie, extensie, circumducție, deviere radială și deviere ulnară. Articulația radioulnară distală permite pronația și supinația mâinii prin rotația radiusului în jurul ulnei. Articulația radiocarpiană include capetele proximale osoase ale carpienelor și capătul distal al radiusului. Grupul proximal al oaselor carpiene se articulează cu radiusul și ulna permițând astfel mișcări de extensie, flexie, deviere ulnară și deviere radială. Această articulație este susținută de o gamă extrinsecă de ligamente puternice palmare, care pornesc de la radius și ulna. Pe fața dorsală, este susținută de un ligament intercarpian dorsal, aflat între scafoid și osul triunghiular, și de ligamentul radiocarpian dorsal. [16]

La nivelul articulațiilor intercarpiene, mișcarea între oasele carpiene este foarte limitată. Aceste articulații sunt susținute de ligamente puternice intrinseci. Două dintre cele mai importante sunt ligamentul scafolunat și ligamentul triangular. Lezarea oricăruia dintre aceste două ligamente va determina instabilitatea articulației pumnului. Linia Gilula a fost descrisă ca reprezentând conturul neted al unui mare arc format de oasele carpiene proximale și un arc mai mic format de oasele carpiene distale în anatomia normală. Toate cele patri oase carpiene distale se articulează cu metacarpienele la nivelul articulațiilor carpometacarpiene. A doua și a treia articulație carpometacarpiană formează o unitate fixă în timp ce prima formează cea mai mobilă articulație. [16]

Vascularizația mâinii

Mâna deține o rețea vasculară complexă și bogată. Arterele radială și ulnară sunt ramuri din artera brahială și oferă vascularizație mâinii. Arterele suplimentare de la nivelul antebrațului includ: artera interosoasă anterioară, artera interosoasă posterioară și artera mediană, care sunt ramuri ale arterei ulnare. [16]

Artera radială are un traseu distal la nivelul antebrațului între mușchiul brahioradial și flexorul ulnar al carpului. La nivelul închieturii, are un traseu dorsal profund spre tendoanele "tabacherei anatomice” pentru a intra în palmă și a forma arcul palmar profund. Un ram superficial apare la nivelul articulației pumnului și contribuie la formarea arcului palmar superficial. [16]

Artera ulnară are un traseu distal la nivelul antebrațului sub mușchiul flexor ulnar al carpului. La nivelul articulației pumnului trece prin canalul Guyon unde se divide în ramura palmară profundă și ramura palmară superficială. Suprafața superficială formează arcul palmar superficial, iar Suprafața profundă ajută la formarea arcului palmar profund. Arcul palmar superficial se găsește la nivelul fasciei palmare. Dă naștere arterelor digitale comune și unei multitudini de ramuri pentru mușchii intrinseci și piele. La nivelul palmei, distal, arterele digitale comune se bifurcă în arterele digitale. [16]

În palmă, arterele se pot găsi alături de nervii corespunzători, relație care este prezentă și la nivelul degetelor. Pachetul neurovascular, la nivelul degetelor, se găsește întotdeauna alături de ligamentul Cleland. Această versiune oferă protecție pachetului și poate servi ca ghid pentru disecția chirurgicală. Arcul profund palmar este localizat la baza metacarpienelor, adânc până la tendoanele flexorilor. Este principala sursă vasculară a policelui și jumătății radiale a indexului, din prima artera metacarpiană. După apariția ramurii pentru index, această artera este denumită arteră principală a policelui. Arterele dorsale își au originea proximal din artera interosoasă posterioară și ramura dorsală perforantă a arterei interosoase anterioare. Arterele metacarpiene dorsale își au începutul din arcul carpian dorsal, care este alcătuit din arterele mentionațe anterior și fiind sursa a numeroase anastomoze locale. De obicei, venele urmează sistemul arterial profund. Sistemul venos superficial este, în general, prezent pe fața dorsală a mâinii și se varsă în venele cefalică și basilică, la nivelul extremității superioare. [16]

Elemente de biomecanică a mâinii

Biomecanica mâinii este cu adevărat uimitoare. În cele mai multe cazuri, complexitatea mâinii sfidează capacitatea de a înțelege pe deplin fabuloasa inginerie evolutivă care a dus la proiectarea ei. Mici leziuni la nivelul oaselor, tendoanelor și / sau ligamentelor mâinii pot duce la pierderea permanentă a funcțiilor acesteia și la afectarea semnificativă.

Analiza caracteristicilor normale ale mâinilor necesită o înțelegere a caracteristicilor senzoriale și mecanice. Datorită structurii sale, mâna umană este recunoscută ca fiind una dintre cele mai complicate părți ale corpului uman. Aceasta se compune din 29 de oase legate prin numeroase articulații. Cea mai simplă clasificare a părților principale ale mâinii recunoaște trei părți:

încheietura mâinii (latină: carpus);

palma (latină: metacarpus),

degete (latină: digiti manus). [22]

Degetele

În cazul unei mâini sănătoase, capacitatea de prindere se extinde de la regiunea hipoteneră până la degetul arătător. Aspectul radial al palmei reprezintă axa externă a mișcării, iar aspectul ulnar reprezintă punctul de sprijin intern. Degetul arătător este probabil cel mai important al mâinii, atât datorita capacităților de abducție și adducție, cât și datorită celor de flexie și extensie. Numeroase studii au demonstrat importanța acestuia în raport cu prinderea de mare precizie și putere a obiectelor.

Degetul mijlociu oferă cea mai individuală forță de flexie. Poziția sa centrală reprezintă un avantaj atât la mișcările de forță, cât și la cele de precizie. Degetul inelar se remarcă prin faptul că prezintă mai puțină rezistență decât degetul mijlociu sau degetul arătător și este folosit mai rar pentru mișcări de precizie sau de manevră. Pierderea acestui deget produce cel mai puțin disconfort omului.

Degetul mic are cea mai mică putere în flexie. Totuși, pierderea acestuia poate duce la scăderea capacității de a ține obiecte în palmă. O parte din unicitatea degetului mic este articulația carpală metacarpatică, care se poate deplasa la aproximativ 25 ° la majoritatea oamenilor. De asemenea, mușchii hipotelor adaugă stabilizare, ceea ce sporește flexia falangiei proximale a degetului mic. Abilitatea degetului mic de abducție, de asemenea, ajută la îmbunătățirea apucării unui obiect.

Versatilitatea degetului mare constă, în primul rând, în variația modurilor sale de flexie și, în al doilea rând, în planul reglabil, de rotație, în care flexia-extensie poate avea loc. Primul dintre acestea este direct proporțional cu sistemul digital pentru celelalte patru degete, deoarece pentru orice poziție metacarpală dată există numeroase posibile poziții ale falangelor. Al doilea efect se datorează mobilității relative a articulației carpometacarpiale, care permite degetului mare să acționeze în orice plan necesar pentru a se opune cifrelor. Principalele opoziții sunt semi-directe, așa cum se observă în pretențiile palmar, vârf și sferice. De fapt, în aceste cazuri planul acțiunii degetului mare este înclinat de la 45 la 60 de grade. la planul palmar. În prehensiune laterală, planul este aproximativ paralel cu planul palmar.

Încheietura mâinii

Anatomia încheieturii mâinii, a degetului mare și a mâinii este complexă datorită prezenței multor articulații funcționale diferite: articulația radială distală, articulația încheieturii mâinii, articulațiilor metacarpofalangiane și îmbinărilor interfalangiene. Structurile contractile pot fi împărțite în mușchi extrinseci și intrinseci. Cele dintâi – tendoanele lungi – sunt destul de frecvent afectate. În acesași timp, ce cele din urmă sunt clinic mai puțin importante.

Pornind de la încheietura mâinii, există o articulație radiocarpală între osul razei și oasele carpale. Oasele carpale formează două tipuri de articulații: articulațiile midcarpale și intercarpale. Articulațiile midcarpale, împreună cu articulația radiocarpală, permit mâinii să efectueze mișcări de flexie / extensie (spre palmă sau partea din spate a mâinii) și flexia radială / ulnară.

Articulația se mișcă de-a lungul a două axe: anteroposterior pentru abaterea ulnară și radială și transversală pentru flexie și extensie. Flexibilitățile individuale ale flancurilor secundare și terminale provin din grupări musculare flexor separate. Astfel de grupări flexor, inserate distal, pot provoca, de asemenea, o prehensiune completă a cilindricilor prin "rostogolirea" mâinii. Extensorul digital contrabalansat se introduce în cele două cele mai distanțate falange și, pe contracție, extinde rigid întregul deget. Acțiunea coordonată între grupurile extensor și flexor, totuși, permite poziții intermediare fixe ale fiecărui segment al sistemului.

Distal, articulația intercarpală se află între rândurile proximale și distal ale oaselor, este o formă deschisă S și acționează ca o balama. Nu ar trebui considerată ca o articulație independentă, deoarece funcția sa este de a mări mobilitatea oaselor carpatice și, astfel, a permite o mobilitate mai mare la încheietura mâinii.

Conceptul de de proteză parțială a mâinii

Modelul de proiectare a mecanismului inițial se bazează pe simplitatea, atașarea și fixarea ușoară a mecanismului mâinii. Prototipul inițial constă în degetele arătător, mijlociu, inelar și degetul mic, unite printr-un concept de palmă. Măsurarea contracției musculare se realizează în principal prin electromiografie (EMG) și este o zonă de interes pentru multe aplicații biomedicale, inclusiv controlul protezelor și interfața omului.

Alegerea COMPONENTELOR potrivite pentru realizarea prototipului

Placa de Dezvoltare Arduino MEGA 2560

MEGA 2560 este o placă de dezvoltare realizată în special pentru proiecte mai complexe. Cu 54 pin-uri I / O digitale, 16 intrări analogice și un spațiu mai mare pentru schița proiectului, este placa recomandată pentru proiectele 3D și proiectele de robotică.

Specificații tehnice:

Tensiune de funcționare: 5V;

Tensiune de alimentare Jack: 7V – 12V;

Pini I/O: 54;

Pini PWM: 15 (din cei de I/O);

Pini analogici: 16;

4 x UART;

Memorie flash: 256KB, din care 8KB ocupați de bootloader;

Frecventa de funcționare: 16MHz. [25]

Arduino Mega 2560 este o placă de microcontroller bazată pe ATmega 2560. Dispune de 54 de intrări/ieșiri digitale (15 dintre acestea pot fi utilizate ca ieșiri PWM), 16 intrări analogice, 4 porturi seriale hardware UART, o conexiune USB, un buton folosit pentru resetare și un oscilator de cristal de 16 MHz. Placa Mega 2560 este compatibilă cu cele mai multe scuturi proiectate pentru Uno și fostele plăci Duemilanove sau Diecimila și conține tot ceea ce este necesar pentru a susține microcontrolerul. [26]

Sursa de alimentare YwRobot MB-V2

Specificațiile tehnice ale produsului:

Blocarea comutatorului On / Off

LED Indicator de alimentare

Tensiune de intrare: 6.5-12v (DC) prin ștecher de 5.5mm x 2.1mm

Tensiune de ieșire: 3.3V / 5v

Curentul maxim de ieșire: 700 mA

Ieșirile antetului de ieșire pentru utilizare externă convenabilă

Dimensiune: 2,1 in x 1,4 in

Conector de dispozitiv USB la bord pentru ieșirea de putere la dispozitivul extern [27]

Tensiunile de ieșire din stânga și din dreapta pot fi configurate independent. Pentru a selecta tensiunea de ieșire, se va mișca jumperul la pinii corespunzători. LED-ul indicatorului de alimentare și șinele de alimentare ale panoului de bord nu se vor aprinde dacă ambii jumperi se află în poziția "OFF".

Breadboard 830 puncte MB-102

Breadboard-ul se folosește pentru realizarea extrem de rapida a montajelor fără a fi nevoie de un letcon sau pistol de lipit. Piesele se introduc în găurile din placă iar legăturile între pini se realizează cu fire tip tată-tată sau mamă-tată. La mijloc se pot introduce circuite integrate sau module cu două rânduri de pini, fiecare pin putând fi rapid conectat altundeva prin cele 4 găuri așezate perpendicular pe circuit. În laterale sunt câte două magistrale cu legături orizontale care în mod normal se folosesc pentru alimentare. Placa aceasta deține câte două magistrale independente pe fiecare parte. [28]

Caracteristici tehnice:

Dimensiuni: 16.5 x 5.4 x 0.85cm;

Număr de puncte: 830;

Diametru fir necesar: 0.8mm. [28]

După ce montajul a fost testat pe breadboard, pentru a putea fi folosit practic, este nevoie de transpunerea lui pe un suport permanent unde componentele sunt cositorite.

Servomotor SG90

Servo motoarele sunt motoare cu cuplu mare care sunt utilizate în mod obișnuit în robotică și în alte aplicații datorită faptului că este ușor de controlat rotația lor. Servo motoarele au un arbore de ieșire cu caroserie care poate fi comandat electric pentru a întoarce unul (1) grad la un moment dat. De dragul controlului, spre deosebire de motoarele de curent continuu, servomotoarele au, de obicei, un pin suplimentar între cele două pinii de putere (Vcc și GND) care reprezintă pinul de semnal. Pinul de semnal este utilizat pentru a controla motorul servomotorului, învârtindu-i arborele în orice unghi dorit.

Specificații tehnice:

Tensiune de alimentare: 4.8V;

Consum redus de curent;

Viteza de funcționare: 0.12 s/60o @ 4.8 V;

Cuplu în blocare la 4.8V: 1.8 kgf*cm;

Frecvență PWM: 50Hz;

Temperatura de funcționare: -30° C – +60° C.

Dimensiuni: 21.5 x 11.8 x 22.7 mm [29]

Servomotoarele au o cerință ridicată de curent, astfel încât atunci când se utilizează mai multe servomotoare cu Arduino, este important pentru a conecta conexiunile de alimentare la o sursă externă de alimentare deoarece Arduino ar putea să nu poată sursa curentul necesar pentru servo. Acest mini servo motor este proiectat special pentru aplicații de mica putere, cum ar fi roboti sau jucării telecomandate.

Senzor muscular V3 compatibil Arduino

Senzorul muscular V3 de la măsoară, filtrează, rectifică și amplifică activitatea electrică a unui mușchi. Acesta produce un semnal analogic de ieșire care poate fi citit cu ușurință de un microcontroller.

Pachetul senzorului conține plăcuța senzorului și un cablu pentru conectarea a trei electrozi la placa senzoului muscular. Un capăt al cablului este terminat cu un singur conector audio de 3,5 mm care poate fi conectat direct la placă. Capătul opus are trei conectori în formă de ventuză pentru a facilita atașarea și detașarea electrozilor de pe piele. Senzorul amplifică și procesează activitatea electrică complexă a unui mușchi și îl transformă într-un semnal analogic simplu care poate fi ușor citit de orice microcontroler cu un convertor analog-digital (ADC), cum ar fi un Arduino.

Pe măsură ce grupul muscular țintă se flexează, crește tensiunea de ieșire a senzorului. Relația exactă dintre tensiunea de ieșire și activitatea musculară poate fi reglată cu ajutorul unui potențiometru de câștig la bord.

Specificații:

Factor de formă mic (1inch X 1inch)

Proiectat special pentru microcontrolere

Creștere reglabilă

Conector de 3,5 mm

Tensiunea de alimentare: min. + -3.5V

Pinurile se potrivesc cu ușurință pe plăcile breadboard standard [30]

Printed Circuit Board (PCB)

Pe măsură ce aparatele electronice s-au mutat de la tuburi și relee de vid la circuite integrate de siliciu și circuite integrate, dimensiunile și costurile componentelor electronice au început să scadă. Electronica a devenit mai răspândită în bunurile de consum, iar presiunea de a reduce dimensiunea și costurile de producție ale produselor electronice a determinat producătorii să caute soluții mai bune. Astfel sa născut PCB-ul.

PCB este un acronim pentru plăcile cu circuite imprimate. Este o placă care are linii și tampoane care conectează diferite puncte împreună. În imaginea de mai sus, există urme care leagă electric diferitele conectori și componente unul de celălalt. Un PCB permite ca semnalele și puterea să fie dirijate între dispozitivele fizice. Sudura este stratul care face conexiunile electrice între suprafața PCB și componentele electronice. Fiind metal, lipirea servește și ca un adeziv mecanic puternic.

Compoziția unui PCB:

Un PCB este format din straturi alternative de materiale diferite care sunt laminate împreună cu căldură și adeziv astfel încât rezultatul este un singur obiect, așa cum se poate observa în figura 24.

Baterii

Pentru o mai bună alimentare a sistemului și utilizarea mai eficientă a conexiunilor, am utilizat și două baterii de 9V. Acestea mai au și rolul de a face posibil faptul că prototipul de proteză realizat este portabil.

Specificații tehnice:

Capacitate tipica: 550 Mah

Dimensiuni: 25 x 16 x 45 mm

Greutate: aproximativ 50gr

Calitate: Alcalina

Bateiile de 9V sunt, în general, folosite pentru energiea puternica pe care o oferă aparatelor cu consum crescut și relativ crescut.

Proiectarea 3D a modelului

Descrierea softului ales pentru proiectare

Importanța tehnologiilor, a materialelor, a mașinilor, a metodelor și informațiilor progresive care să permită utilizarea mai eficientă a materialelor inițiale, produce un produs mai rentabil și mai rapid, producătoare de produse și produse de calitate și mai presus de toate piețele, din ce în ce mai ridicate, în mediul competitiv. Dezvoltarea de produse inovatoare și realizarea acestora prin metode avansate de fabricație și combinări de procese reprezintă o chestiune esențială în competitivitatea internațională. În domeniul noilor tehnologii rapide, reprezentate astăzi în principal prin diferite procese de aditivare, progresul tehnologiei de tăiere rapidă (HSC) are o importanță remarcabilă și specifică. Componentele de astăzi se încadrează într-o singură configurație, cu închiderea minimă. Acest lucru se realizează prin reducerea temporală a lucrului final, în timp ce se limitează la inactivitatea utilizată de comutarea manuală a piesei. Introducerea computerelor grafice permite calculatorului să creeze, să manipuleze și să explice. Aplicarea universală a sistemelor de asistență informatică implică beneficii semnificative. CAM este cel mai strâns asociat cu funcții în ingineria fabricării, cum ar fi programarea părților de programare și controlul numeric (CNC).

CATIA este software-ul considerat lider mondial în proiectare pentru excelența în proiectarea 3D a produselor. Acesta este utilizat pentru a proiecta, simula, analiza și produce produse într-o varietate de industrii, inclusiv industria aerospațială, automobile, bunuri de consum și mașini industriale. Acesta se adresează tuturor organizațiilor de producție, de la producătorii de echipamente originale prin intermediul lanțurilor lor de aprovizionare, cât și producătorilor independenți mici.

CATIA este ales din ce în ce mai mult ca sistem principal de proiectare 3D pentru multe companii. CATIA V5 este singura soluție capabilă să abordeze întregul proces de dezvoltare al produsului, de la specificarea conceptului de produs prin intermediul serviciului de produs, într-o manieră complet integrată și asociativă. Bazându-se pe o arhitectură deschisă și scalabilă, aceasta facilitează ingineria colaborativă reală în întreaga întreprindere extinsă multidisciplinară, incluzând designul de stil și formă, proiectarea mecanică și ingineria sistemelor și echipamentelor, gestionarea machetelor digitale, prelucrarea, analiza și simularea. Permițând întreprinderilor să reutilizeze cunoștințele de proiectare a produselor și să accelereze ciclurile de dezvoltare, CATIA V5 ajută companiile să își accelereze răspunsurile la nevoile pieței.

Proiectarea 3D a modelului de proteză parțială de mână

Pentru o proiectare a părților protezei parțiale de mână cât mai aproape de realitate, s-a realizat un mic studiu al dimensiunilor unei mâini sănătoase de bărbat. În urma acestui studiu, s-a întocmit un tabel cu dimensiunile aproximative pe care le vor avea piesele protezei. Pentru a putea realiza acest lucru fără a se crea încurcături în rândul falangelor, s-a realizat numerotarea tuturor pieselor care trebuie proiectate, pe baza unui schelet, după cum urmează:

Tabelul 1. Dimensiunile părților componente ale protezei.

Partea carpiană și metacarpiană

În realizarea prototipului ales, palma va fi reprezentată de o carcasă în care se va putea introduce mâna.

Proiectarea carcasei începe prin crearea unui chenar de dimensiunile portivite, aferente tabelului de mărimi de mai sus.

Proiectarea va continua prin extrudarea profilului creat anterior, cu dimensiunea de 25mm, așa cum se poate observa în figura 35.

Astfel, piesa creată va arăta ca un dreptunghi. Pentru a realiza o formă cât mai apropiată mâna reală, se vor utiliza artificii de proiectare. Mai exact, se proiectează cercuri și arcuri de cercuri în partea superioară a dreptunghiului rezultat anterior.

Capetele cercurilor au rolul de a imita sistemelor de îmbinare a degetelor și carcasei mâinii, dar și a spațiilor dintre acestea. Se vor tăia colțurile dreptunghiului, în locul delimitărilor realizate de cercuri.

Ulterior, se realizează teșituri pentru a rotunji colțurile rămase, cu dimensiuni diferite, pentru a crea cât mai aproape de realitate asimetriile mâinii umane.

Urmează apoi realizarea profilului superior. Pentru aceasta, se va crea un plan nou, pe axa Oz. Planul profilului nou va fi identică cu cel inferior, dar va avea și câteva caracteristici în plus. Acesta se va rotunji prin comanda „Edge Fillet”, după cum urmează:

Se va efectua ulterior scobitura din palmă. Fiind vorba despre mâna dreaptă, scobitura va fi reprezentată de un oval asimetric, orientat astfel: marginea superioara este înclinată spre degetul mare, sus, iar marginea inferioară este orientată spre degetul mic, jos. Poziția acestuia va fi centrală, puțin direcționată în spre partea de sus-dreapta.

Pe baza acestui oval, se va realiza scobitura cu dimensiunea de 2mm adâncime.

După acestea, se realizează spațiul pentru degetul mare, considerat sănătos. Acesta va fi proiectat printr-un oval cu diametrul de 40 de milimetri, cu centrul situat la 35 de milimetri de capătul de joc al carcasei.

Pe partea superioară, planul al doilea, se va adăuga alt plan, pe aceeași axă. Acesta are ca scop adăugarea unei mici bare dreptunghiulare de prindere.

Piesa creată se va extruda la dimensiunea de 24 de milimetri, după cum se observă în imaginea 40.

Se vor rotunji toate colțurile piesei nou create, cu ajutorul funcției Edge Fillet, pentru un plus de design.

Pe capătul barei, se va crea o gaură pe latul piesei, sub forma unui con, aceasta va fi realizată în poziție centrală. Gaura prin bara de prindere va avea rol de unire a carcasei mâinii de bara suport care va fi proiectată în cele ce urmează.

Ultima parte a proiectării carcasei este reprezentată de alegerea materialului din catalogul oferit de soft-ul Catia V5.

Materialul ales este „plastic” pentru a fi cât mai aproape de proprietățile fizice și mecanice a materialului PLA, compatibil imprimantei 3D, utilizat pentru imprimarea 3D a modelului.

Spațiul din interiorul carcasei este proiectat astfel încât să nu creeze disconfort la purtrea îndelungată a protezei, așa cum se poate observa și în figura 59.

Placa suport pentru componentele hardware

De suprafața inferioară a protezei se atașează o placă. Aceasta are rolul de suport pentru sistemul electronic din care se alcătuiește mecanismul de funcținare al protezei, precum senzorii, placa de dezvoltare Arduino Mega 2560 și servomotoarele SG90.

Suportul sub formă de plăcuță se atașează carcasei mâinii printr-un mecanism de tip balama. Pentru realizarea acestei prinderi, plăcii i-au fost proiectate găuri de prindere într-un capăt. Acestea se pot observa cu ușurință în figura următoare.

Asamblarea celor două piese se poate vizualiza cu ajutorul soft-ului Catia V5, secțiunea „Assembly”:

În figura 63 este descris ansamblul de atașare a carcasei de mână și plăcii suport.

Degetele

Proiectarea 3D a degetelor este împărțită în 12 piese separate, fiecare reprezentând o falangă. Datorită asemănării, cele 12 piese ale degetelor sunt proiectate similar, dimensiunea fiind singura diferență majoră. Astfel, se vor descrie doar trei piese, reprezentând un deget.

Prima parte, prezentată în figura 64, reprezintă prima falangă de jos în sus. În proiectarea acesteia s-au adăugat teșituri pe o singură parte, și în capătul de sus, și în capătul de jos. Piesa prezintă pe mijloc, două găuri de tip cilindru, de-a lungul acesteia. Ele au rolul de a adăposti elasticele de prindere

Se începe prin realizarea cadrului exterior, la dimensiunile eferente din Tabelul 1.

Cadrul efectuat va fi extrudat cu comanda Pad, având o lungime de 30 de milimetri.

Ambele capete, pe partea interioară, se vor rotunji cu o rază de 3 mm, pentru o mobilitate mai ușoară a părților de degete între ele.

Partea a doua de deget este proiectată identic, lungimea fiind singura diferență vizibilă. Aceasta prezintă, la fel ca și prima parte de deget, găurile interioare, situate la aceeași distanță față de mijlocul piesei, dar și de marginile exterioare.

Partea a treia este proiectată asemănător, dar cu mai multe modificări vizibile, precum prezența unghiei. Sunt prezente, ca și la piesele anterioare, găurile pentru elasticele de prindere, și teșiturile pe partea interioară, care permit mișcarea ușoară a degetelor.

Toate aceste piese alcătuiesc ansamblul proiectării protezei parțiale pentru mână, care se poate vizualiza în imaginea următoare.

Materialele utilizate

Imprimarea 3D este utilizată pe scară largă în cercetarea științifică și în aplicații inginerești, de la aerospațial până la biomedicină. Cu toate acestea, se cunosc puține despre proprietățile mecanice ale materialelor tipărite 3D. Pentru a promova analiza mecanică și proiectarea structurilor de tipărire 3D, rezistența la rupere a materialelor FDM PLA cu diferite unghiuri de imprimare a fost studiată teoretic și experimental.

Un model teoretic a fost inițial stabilit pentru a prezice rezistența maximă la tracțiune a materialelor FDM PLA pe baza ipotezei izotropice transversale, a teoriei de laminare clasică și a criteriului de randament anizotropic și apoi a fost verificată prin experimente de tracțiune. În comparație cu modelele anterioare, acest model a oferit două tipuri de metode de calcul al modulului de forfecare în plan, deci rezultatele obținute au fost mai fiabile. Eșantioanele, proiectate în conformitate cu specimenele de testare din material plastic multifuncțional standard ISO 527-2-2012, au fost imprimate în șapte unghiuri diferite cu trei grosimi de strat (0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm) pentru fiecare unghi. Suma reziduală relativă dintre pătratele dintre datele teoretice și datele experimentale a fost aproape de zero, deci rezultatele pe care modelul teoretic le poate prezice cu precizie rezistența maximă la tracțiune a materialelor FDM pentru toate unghiurile și grosimile au fost confirmate. De asemenea, s-a constatat că rezistența maximă la tracțiune a scăzut pe măsură ce unghiul de imprimare devine mai mic sau stratul devine mai gros. Acest model teoretic și metoda experimentală pot fi aplicate și altor materiale de imprimare 3D fabricate prin tehnici FDM sau SLA. [46]

Eliminarea cantităților mari de deșeuri din polimerii de uz zilnic se numără printre cele mai importante preocupări din epoca actuală. Utilizarea eficientă a materialelor regenerabile biologice procurate din surse naturale a fost propusă ca o soluție potențială pentru această problemă. Printre acești polimeri diferiți, acidul poli lactic (PLA), care este un polimer bio-degradabil, seamănă cu caracteristici destul de promotabile, care pot fi polimerizate din surse durabile, cum ar fi trestia de zahăr, amidonul și porumbul.[47]

Conștientizarea globală a durabilității materialelor a sporit cererea de polimeri bazați pe bio, cum ar fi poli (acid lactic) (PLA), care sunt văzute ca o alternativă dorită pentru polimerii bazați pe fosile, deoarece au un impact mai redus asupra mediului. PLA este un poliester alifatic, produs în primul rând prin policondensarea industrială a acidului lactic și / sau prin polimerizarea lactidei cu inel de deschidere. Prelucrarea topiturii este principala tehnică utilizată pentru producerea în masă a produselor PLA pentru industria medicală, textilă, plastică și ambalarea. Pentru a îndeplini alte proprietăți de produs dorite și pentru a extinde utilizarea produsului, PLA a fost amestecată cu alte rășini sau amestecată cu materiale de umplutură diferite, cum ar fi fibre și micro și nanoparticule. Această lucrare prezintă o trecere în revistă a stării actuale a producției în masă a PLA, a tehnicilor de procesare și a aplicațiilor curente și acoperă, de asemenea, metodele de adaptare a proprietăților PLA, principalele reacții de degradare a PLA, scenariile de sfârșit de viață ale produselor PLA și amprenta de mediu a acest polimer unic. [49]

Deși PLA are multe proprietăți dezirabile pentru aplicațiile pentru consumul bun, există limitări pentru folosirea tuturor destinațiilor, ca și pentru orice polimer. Cercetătorii au încercat să extindă utilizarea și aplicațiile PLA de către amestecarea PLA cu un număr de rășini biodegradabile și ne-biodegradabile și / sau prin combinarea PLA cu un număr de umpluturi cum ar fi fibrele și micro și nano particulele. Acoperirea tuturor amestecurilor și compozitelor într-o scurtă prezentare este o sarcină descurajantă și au fost scrise câteva lucrări de revizuire pentru a discuta îmbunătățirile proprietăților PLA.

Un compozit polimer este definit ca un material care are două sau mai multe faze distincte. Una dintre faze este o fază discontinuă luată în considerare ca fază de întărire dispersată într-o fază continuă sau matriceală. Faza de întărire poate fi fibre și / sau micro și nano particule. Scopul principal de a adăuga o fază de consolidare la PLA este de a-și adapta proprietăți, cum ar fi alungirea la rupere [81,132-141], rezistența la căldură, stabilitate dimensională, barieră și costul, pentru a depăși unele dintre proprietățile necorespunzătoare ale PLA comparativ cu polimerii fosili, precum și fragilitatea și stabilitatea termică scăzută. Deoarece proprietățile principale de inginerie a unui rezultat compozit din faza discontinuă a fost PLA armate cu fibre naturale și sintetice, micro și nano filtre. [49]

De la începutul anilor 1960, PLA a fost folosit pentru aplicații medicale cum ar fi implanturile și dispozitivele medicale. PLA a găsit o nișă favorabilă pentru implanturile medicale, deoarece aceasta se degradează în timp; prin urmare, nu este necesară etapa de îndepărtare a unui implant. De asemenea, LA este produs în mod natural de către organism și nu are niciun efect toxic asupra oamenilor. Diverse aplicații pentru PLA ca implanturi medicale includ creșterea țesutului, grefarea oaselor și dispozitivele de fixare a fracturilor. PLA se utilizează în mod obișnuit în combinație cu alte polimeri și / sau proteine, cum ar fi acidul poliglicolic (PGA), fibra de sticlă, colagen, fibră de carbon și hidroxiapatită (HA), pentru îmbunătățirea funcționalității sale pentru stabilizarea fracturilor, fixarea tendoanelor și ligamentele și îmbunătățirea proprietăților mecanice. Pe de altă parte, a fost raportată o degradare a PLA pentru scăderea pH-ului celulelor / țesuturilor datorită acumulării LA, ceea ce a dus la inflamarea țesutului în contact. În plus, implanturile compozite PLA pot ajuta la tratarea oricăror pierderi sau defecțiuni de organe prin stimularea creșterii celulelor naturale din jurul părții polimerice. [49]

Caracteristicile medii optice, fizice, mecanice și de barieră ale filmelor PLA au fost raportate dintr-un număr de studii care utilizează diferite grade de PLA, adaptate și modificate.

Tabelul 2. Caracteristicile termo-fizice ale materialului PLA.

Realizarea modelului de proteză parțială de mână

Partea Hardware

Pentru realizarea conceptului de proteză dorit, am utilizat un model de imprimantă 3D, asemănător cu cel din figura 76. Primul pas în realizarea modelului la imprimanta 3D este obținerea formatului STL a fișierelor CATIA. Al doilea pas este calibrarea imprimantei, alegerea filamentului și conectarea imprimantei la computer. După acestea, imprimanta preia fișierele dorite, care conțin coordonatele proiectării pieselor, și va începe să printeze.

Pentru imprimarea 3D a protezei, am utilizat filament PLA de 1.75mm de culoare roșie, iar pentru placa suport am folosit filament PLA de 1.75mm de culoare verde.

Cu ajutorul imprimantei 3D descrise anterior, s-au putut realiza piesele necesare pentru construcția protezei parțiale.

Din cauza calității inferioară a materialului din care a fost realizată imprimarea 3D a părților componente, placa suport nu s-a putut atașa de suportul de mână prin găurile de asamblare proiectate, fiind necesară utilizarea a două șuruburi cu piulțe.

Unirea degetelor de suportul de mână se realizează cu ajutorul elasticelor negre, acestea imitând activitatea tendoanelor, și sunt responsabile de rigiditatea, mobilitatea și elasticitatea mișcărilor degetelor.

Asamblarea prototipului de proteză parțială de mână a început prin lipirea pe PCB a pinilor aferenți celorlalte componente electronice. Acest procedeu s-a realizat cu ajutorul cositorului și a pistolului de lipit. În figura 81 se poate observa sistemul simplu realizat prin conectarea pe PCB a plăcii de dezvoltare Adruino Mega 2560.

După această operație, urmează lipirea modulului senzorului muscular V3 compatibil Arduino, așa cum se poate observa și în figura următoare.

În continuare, a urmat cositorirea pe PCB conectoarele pentru Servomotoare și modulele de conectare ale bateriilor de 9V. Pentru fixarea pe prototipul protezei de mână a ansamblului de componente electronice, s-a efectuat prinderea sistemului electronic de placa suport a mâinii cu ajutorul a două șuruburi cu piulițe.

Din cauza spațiului limitat pe plac suport și al conținutului scăzut de energie, se pot alimenta și folosi dor doua Servomotoare, fiind fiecare legate la câte două degete.

Partea Software

Asamblarea pieselor componente nu este suficientă pentru ca sistemul să poată funcționa. Pentru ca prototipul de proteză parțială de mână să poată fi pusă în funcțiune, părții hardware trebuie să i se adauge partea software, și anume programarea Arduino a Servomotoarelor. Acest procedeu se va realiza cu ajutorul soft-ului instalat „ARDUINO 1.8.9”.

Mediul de dezvoltare integrat Arduino – sau Arduino Software (IDE) – conține un editor de text pentru scrierea de coduri, o zonă de mesaje, o consolă de text, o bară de instrumente cu butoane pentru funcții comune și o serie de meniuri. Se conectează la hardware-ul Arduino și Genuino pentru a încărca programe și a comunica cu ei.

Programele scrise folosind software-ul Arduino (IDE) se numesc schițe. Aceste schițe sunt scrise în editorul de text și sunt salvate cu extensia ”.ino”. Editorul are funcții de tăiere / lipire și de căutare / înlocuire a textului. Zona mesajului oferă feedback în timp ce salvează și exportă și afișează, de asemenea, erori. Consola afișează textul de ieșire de către Software-ul Arduino (IDE), inclusiv mesaje de eroare complete și alte informații. Colțul din dreapta jos al ferestrei afișează placa și portul serial configurat. Butoanele barei de instrumente vă permit să verificați și să încărcați programe, să creați, să deschideți și să salvați schițe și să deschideți monitorul serial.

Software-ul Arduino (IDE) folosește conceptul de schiță: un loc standard pentru stocarea programelor (sau schițelor). Schițele din sketchbook-ul tău pot fi deschise din meniul File> Sketchbook sau din butonul Open de pe bara de instrumente. Prima dată când rulează software-ul Arduino, acesta va crea automat un director pentru sketchbook. Se poate vizualiza sau schimba locația locației din sketchbook cu dialogul Preferințe.

Serial Monitor afișează seria trimisă de la placa Arduino sau Genuino prin conector USB sau serial. Pentru a trimite date la bord, se va introduce textul și se va apăsa pe butonul "trimite" sau pe Enter. Serial Monitor nu procesează caractere de control; dacă schița introdusă are nevoie de o gestionare completă a comunicării seriale cu caractere de control, se poate utiliza un program terminal extern și se va putea conecta la portul COM atribuit plăcii Arduino.

Programarea sistemului realizată în Arduino este următoarea:

„#include <Servo.h>

//Threshold for servo motor control with muscle sensor.

//You can set a threshold according to the maximum and minimum values of the muscle sensor.

#define THRESHOLD 50

int Senzor = A3;

int Motor1 = 2;

int Motor2 = 3;

int Valoare = 0;

Servo Servo1;

Servo Servo2;

/*––––––––––– void setup ––––––––––––––––*/

void setup(){

Serial.begin(115200);

Servo1.attach(Motor1);

Servo2.attach(Motor2);

}

/*––––––––––– void loop ––––––––––––––––*/

void loop(){

//The "Value" variable reads the value from the analog pin to which the sensor is connected.

Valoare = analogRead(A3);

//If the sensor value is GREATER than the THRESHOLD, the servo motor will turn to 170 degrees.

if(Valoare > THRESHOLD){

Servo1.write(180);

Servo2.write(180);

}

//If the sensor is LESS than the THRESHOLD, the servo motor will turn to 10 degrees.

else{

Servo1.write(10);

Servo2.write(10);

}

//You can use serial monitor to set THRESHOLD properly, comparing the values shown when you open and close your hand.

Serial.println(Valoare);

delay(500);

}”

Unde :

THRESHOLD reprezintă pragul, limita inferioară în funcție de care senzorii pornesc;

<Servo.h> reprezintă biblioteca de definire a Servomotoarelor în program;

DELAY reprezintă o întârziere a rulării programului, pentru ca servomotoarele să poată fi puse în funcțiune la viteză normală.

Concluziile finale ale realizării prototipului

Proiectul de diplomă tratează problemele anatomice, biomecanice și fiziopatologice ale unei mâini cu patru degete amputate.

În urma studiului de piață a dispozitivelor asemănătoare deja puse la vânzare, s-a constatat că este necesară o versiune care implică niște costuri materiale mai scăzute. Astfel, prețul realizării unul asemenea model de proteză parțială este mult mai scăzut decât cele aflate pe piața protezelor, acesta fiind un principal avantaj al conceptului ales.

Datorită posibilității de a încărca pe placa de dezvoltare Arduio Mega 2560 programul software în baza căruia rulează toate componentele, proteza poate fi independentă de computer. Astfel, dispozitivul poate deveni portabil, iar aceasta reprezintă cel mai important avantaj al acestuia.

Decizia utilizării bateriilor de 9V în locul sursei de alimentare YwRobot MB-V2 s-a adoptat datorită îndeplinirii celei mai importante calități al protezei parțiale de mână realizată, și anume faptul că prototipul este conceput pentru a fi portabil.

Proteza parțială de mână concepută nu poate fi utilizată de o gamă largă de persoane, indiferent de vârstă și sex, datorită faptului că a fost proiectată și realizată pe baza unui tabel de dimensiuni corespunzând unei singure categorii de pacienți. Acesta este principalul dezavantaj al prototipului protezei realizate.

Bibliografie

***, Introduction to engineering, http://engineering.nyu.edu/gk12/amps-cbri/pdf/Intro2Eng.pdf , accesat în data de 10.01.2019

***, Engineering definition, https://www.sciencedaily.com/terms/engineering.htm, accesat în data de 10.01.2019

***, Inginerie medicală, http://im.utcluj.ro/ , accesat în data de 07.02.2019

***, biomedical engineering, https://cms.iopscience.org/d4cd9838-3afc-11e3-ba54-116b8c294dca/biomedical-engineering.pdf?guest=true , accesat în data de 07.02.2019

***, Biomedical engineering, https://iopscience.iop.org/journal/2516-1091, accesat în data de 07.01.2019

J.RajeswariM.Jagannath, School of Electronics Engineering, VIT University Chennai, Tamilnadu, India, May 2017

***, Protezarea, http://www.imst.pub.ro/Upload/Studenti/SSS_2016/lucrarile_sesiunii_stud_2016/PROTEZAREA_MEMBRULUI_SUPERIOR.pdf?fbclid=IwAR2dRUpxlE6fRVjNknK9pC9ffHQyqlZ6OXc3AMm4-cfkbytG4bL_TvKVLa8 , accesat în data de 10.01.2019

Șef.luc.dr.ing.Corneliu DRUGĂ, Suport de curs „Ingineria Protezarii”, Universitatea Transilvania, Brașov

Nitescu I., Evoluția protezelor, https://www.slideshare.net/IrinaNitescu/protezele-bionice, accesat în data de 10.01.2019

***, Proteza SensorHand Speed și VariPlus Speed, https://www.ottobock.ro/proteze/extremitatea-superioară/prezentare-generală/dispozitive-mioelectrice-speedhands/, accesat în data de 15.01.2019

***, Proteze modulare, https://www.scientia.ro/stiri-stiinta/82-tehnologie/4089-proteze-cu-simt-tactil.html?fbclid=IwAR1ptVeuFXP_5jDAsq9h8GNJ7x0Tf-AXe3xYWo2puwNgjq6cWHVuaJmsKc0, accesat în data de 15.01.2019

***, Proteza bionica I-Limb Quantum, https://www.ortotech.ro/catalog-produse/proteze/membrul-superior/detalii-proteza-bionica-i-limb-quantum%28399%29?fbclid=IwAR1z6GLFsolLNMCREwSiR7eamTFsCB6X2IAGWycMCjXaoN-ch0-o4nSulyk, accesat în data de 16.01.2019

***, Mâna protetică Michelangelo, https://www.ottobock.ro/proteze/extremitatea-superioară/prezentare-generală/sistemul-axon-bus-cu-mana-protetica-michelangelo/, accesat în data de 16.01.2019

***, Definiția mâinii, https://ro.wikipedia.org/wiki/Mână, accesat în data de 16.01.2019

Jonathan MawKai, Yuen Wong, Patrick Gillespie, „Hospital medicine”, Hand anatomy, Volumul 77, Ediția 3, 2 Martie 2016, ISSN: 1759-7390

***, Structura osoasă a mâinii, http://www.sfatulmedicului.ro/Anatomia-membrelor-superioare/anatomia-mainii_5669, accesat în data de 16.01.2019

***, Structura osoasă, https://anatomie.romedic.ro/oasele-mainii, accesat în data de 16.01.2019

***, Secțiune transversală prin palmă, http://www.scritub.com/medicina/SUPURATIILE-DEGETELOR-SI-ALE-M184714513.php, accesat în data de 16.01.2019

***, Nervul ulnar, http://cristiankinetoterapy.blogspot.com/2011_07_10_archive.html, accesat în data de 16.01.2019

***, Structura articulațiilor, http://www.esanatos.com/anatomie/membrul-superior/Articulatiile-mainii52427.php, accesat în data de 16.01.2019

***, Vasculatizația mâinii, http://www.creeaza.com/referate/biologie/Anatomia-mainii118.php, accesat în data de 16.01.2019

BIOMECHANICS OF THE HUMAN HAND, Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering, Vol. 3, no. 1, pp. 28–33, ISSN 2451-148X, 2007

***, Hand wrist, http://www.orthopaedicmedicineonline.com/downloads/pdf/B9780702031458000727_web.pdf, accesat în data de 02.02.2019

CRAIG L TAYLOR, Ph.D.,1 AND ROBERT J. SCHWARZ, M.D. The Anatomy and Mechanics of the Human Hand, http://www.oandplibrary.org/al/pdf/1955_02_022.pdf

***, Placa de dezvoltare Arduino Mega 2560, https://www.robofun.ro/arduino/arduino_mega_compatibil, accesat în data de 07.02.2019

***, Placa de dezvoltare Mega 2560, https://store.arduino.cc/mega-2560-r3, accesat în data de 07.02.2019

***, YwRobot Breadboard Power Supply MB-V2, https://opencircuit.shop/ProductInfo/1000154/Breadboard-Power-Supply.pdf, accesat în data de 10.02.2019

***, Breadboard 830, https://ardushop.ro/ro/electronica/33-breadboard-830.html, accesat în data de 10.02.2019

***, Servomotor SG90, https://ardushop.ro/ro/electronica/93-servomotor-sg90.html?gclid=CjwKCAjwm-fkBRBBEiwA966fZM3toxEhcWbOiThplbGW0Mdo9OrJ4PBjKy-PMeRlnRGIhZXKOX7mrRoC4-oQAvD_BwE, accesat în data de 10.02.2019

***, Servomotor SG90, http://www.electronics-lab.com/project/using-sg90-servo-motor-arduino/, accesat în data de 10.02.2019

***, Muscle sensor V3, https://core-electronics.com.au/muscle-sensor-v3-kit.html, accesat în data de 20.02.2019

***, Muscle sensor V3, https://www.pololu.com/file/0J745/Muscle_Sensor_v3_users_manual.pdf

***, Catia V5, https://www.slideshare.net/prem1790/catia-v5-lecture-notes-98685237, accesat în data de 23.02.2019

***, Imprimanta 3D, https://www.robofun.ro/imprimanta-3d-40-a?search=imprimanta%203d, accesat în data de 02.03.2019

***, https://learn.sparkfun.com/tutorials/pcb-basics/all, accesat în data de 02.03.2019

David L. Jones: PCB Design Tutorial, Revision A – June 29th 2004

Jon Varteresian: Fabricating Printed Circuit Boards, Copyright © 2002, Elsevier Science (USA), ISBN: 1-878707-96-5

„Creativitate, inventică, robotică”, Buletinul AGIR, Editura AGIR, iunie2018, ISSN –L 1224-7928

Jelle ten Kate, Gerwin Smit & Paul Breedveld, „3D-printed upper limb prostheses”Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, Feb 2017, ISSN: 1748-3115

***, Arduino, https://www.arduino.cc/, accesat în data de 10.03.2019

Jonathan Maw, Kai Yuen Wong, Patrick Gillespie, ” Hand anatomy”, Hospital Medicine, Matrie 2016, ISSN: 1759-7390

M.SoubeyrandabB, AssabahaM, BéginbE, LaemmelcA, Dos SantosbM.Crézéad, „Hand Surgery and Rehabilitation”, Volumul 36, februarie 2017, ISSN: 2468-1229

Michael Levin-Epstein, ”Careers in Bimedical Engineering”, Editura Academic Press, 2019, ISBN: 978-0-12-814816-7

David L Limb, „Orthopaedics and Trauma”, Management of Osteoarfiritis of the Wrist and Hand, Volumul 33, Februarie 2019, ISSN 1877-1327

Professor William R. Wagner, „Acta BioMaterialia”, Biomaterials for articular cartilage tissue engineering: Learning from biology, Volumul 65, Ianuarie 2018, ISSN: 1742-7061

Hao Wang, Uday Kumar Vaidya, PhD, „Composites Part B: Engineering”, A method to predict the ultimate tensile strength of 3D printing polylactic acid (PLA) materials with different printing orientations, Volumul 163, Aprilie 2019, ISSN: 1359-8368

L.G. Hultman, „Vacuum”, Progress in environmental-friendly polymer nanocomposite material from PLA: Synthesis, processing and applications, Volumul 146, Decembrie 2017, ISSN: 0042-207X

Eduardo Ruiz-Hitzky, Francisco M. Fernandes, „Progress in Polymer Science”, Multifunctional nanostructured PLA materials for packaging and tissue engineering, Volumul 38, Octombrie 2013, ISSN: 0079-6700

Edgar Castro-Aguirre, Fabiola Iñiguez-Franco, Hayati Samsudin, Rafael Auras, „Advanced Drug Delivery Reviews”, Poly(lactic acid) – Mass Production, Processing, Industrial Applications, and End of Life, Volumul 107, Aprilie 2016, ISSN: 0169-409X

V. Marcu și M. Dan, Kinetoterapie/Physiotherapy, Oradea: Editura Universității din Oradea, 2006.

T. Sbenghe, Kinesologie: Știința mișcării, București: Editura Medicală, 2002.

G. Drăguț, „Aspecte privind prototiparea și optimizarea sistemelor mecanice,” nr. Nr. 2/2011, pp. 289-297, 2011.

P. Brown, „CAD: Do Computers Aid the Design Process After All?,” vol. 2, nr. Nr. 1, pp. 56-66, 2009.

R. Stamper și D. Dekker, „Utilizing rapid prototyping to enhance undergraduate engineering education,” 2001.

J. Comb, W. Priedman și P. Turby, „Layered manufacturing control parameters and material selection criteria,” ASME, vol. 2, 1994.

M. Burghilde și H. Gerber, Rapid Prototyping Technology – New Potential for Offshore and Abyssal Engineering, Berlin: University of Applied Sciences, Berlin, 2003.

T. M. Skirven, L. A. Osterman, J. M. Fedorczyk și P. C. Amadio, Rehabilitation of the Upper Hand and Upper Extremity, Philadelphia: Elsevier Mosby, 2011.

S. S. Kommu, Rehabilitation Robotics, Austria: I-Tech Education and Publishing, 2007.

J. L. Pons, Wearable Robots – Biomechatronic Exoskeletons, Madrid: John Wiley & Sons, 2008.

P. Berce, M. Ancău, C. Caizar, N. Bâlc, S. Comșa, H. Jidare și H. Chezan, Fabricarea rapidă a prototipurilor, București: Editura Tehnică, 2000.