В эпизоде подкаста «Протезирование и ортопедия» от 8 апреля, озаглавленном «Животная сторона протезирования и ортопедии» , ведущие Йорис Пилс и Брэд Райт представили Даниэль Робинс, специалиста по протезированию для четвероногих животных. Ее образование представляет собой интересное сочетание науки и творчества. Отец Даниэль — врач, а мать — скульптор, поэтому она сочетает в своей работе как анатомическое знание, так и художественный подход к решению задач, что крайне важно в этой области.
Даниэль не занимается изготовлением протезов самостоятельно. Вместо этого она выступает в качестве консультанта и посредника, помогая ветеринарам, владельцам домашних животных и специалистам по ортезированию и протезированию ориентироваться в этой узкоспециализированной области. Ее роль подчеркивает важный момент: протезирование и ортопедия для животных все еще являются фрагментированной и развивающейся областью, особенно по сравнению с областью протезирования и ортезирования для людей.
Поскольку 3D-печать продолжает преобразовывать протезы и ортезы для человека, растет интерес к применению тех же инструментов к животным. Но, как становится ясно из обсуждения в подкасте, это не простой перенос. Анатомия, биомеханика и поведение животных создают ряд проблем, требующих иного подхода и, во многих случаях, совершенно иных технических решений.
Фундаментальное различие: анатомия и движение
Наиболее очевидное различие между протезами человека и животных заключается в строении конечностей. Конечности человека относительно вертикальны и линейны. Они предназначены для прямохождения, с предсказуемыми путями распределения нагрузки от бедра к стопе. Это облегчает разработку устройств, соответствующих естественной механике тела.
Конечности животных, особенно собак, сильно отличаются. Они функционируют под разными острыми углами, а суставы сгибаются и разгибаются способами, которые не совсем соответствуют биомеханике человека. Передние и задние лапы собаки также функционируют по-разному, распределяя вес и поглощая удары уникальным образом.
Силы реакции опоры — еще один важный фактор. У людей эти силы относительно постоянны и хорошо изучены. У животных, особенно у активных собак, они сильно различаются в зависимости от походки, скорости, породы и даже рельефа местности. Например, бегущая борзая испытывает совершенно иные силы, чем медленно движущийся бульдог.
Приведенная в исходном материале ссылка подчеркивает эту изменчивость, показывая, как распределение силы по конечностям собак может резко меняться во время движения. Это значительно усложняет разработку поддерживающих устройств. Ортез или протез должны не только соответствовать конечности, но и адаптироваться к динамическим, разнонаправленным силам, которые меняются каждую секунду.
Без обуви – нет предсказуемости
Ещё одно ключевое различие — простое, но крайне важное: животные не носят обувь.
В протезировании и ортопедии человека обувь часто является неотъемлемой частью всей системы. Обувь обеспечивает амортизацию, устойчивость и надежное соединение протеза с землей. Она также помогает распределять давление и защищает протез от износа.
У собак и других животных этот «слой» отсутствует. Их лапы находятся в непосредственном контакте с землей, что приводит к изменчивости сцепления, температуры и состояния поверхности. Устройство, разработанное для собак, должно учитывать траву, асфальт, грязь и все промежуточные варианты.
Это имеет прямые последствия для 3D-печати. Материалы и конструкции, хорошо подходящие для устройств, предназначенных для людей, могут быстро выйти из строя при использовании на животных из-за истирания, влаги или ударов. Это также означает, что интерфейс между устройством и лапой должен быть тщательно спроектирован, чтобы избежать дискомфорта или травм.
Ограниченные возможности обучения и нишевая отрасль
Несмотря на растущий интерес к протезированию животных, формальное обучение по этой теме остается ограниченным. Большинство программ по ортопедии и протезированию посвящают лишь небольшую часть учебного плана применению протезов на животных. В результате специалисты часто начинают свою карьеру, не имея достаточного практического опыта в разработке протезов с учетом анатомии нечеловеческих организмов.
Это привело к формированию нишевой отрасли с относительно небольшим числом опытных специалистов. Ветеринары-реабилитологи входят в число немногих экспертов, регулярно работающих в этой области. Они сочетают знание физиологии животных с практическим опытом в области восстановления подвижности и реабилитации.
Существуют также исследовательские организации, которые детально изучают физиологию животных, особенно в контексте тестирования лекарственных препаратов. Например, компании, занимающиеся моделированием на мышах, анализируют биологические реакции на очень детальном уровне. Однако эти исследования, как правило, сосредоточены на внутренних системах, а не на внешних поддерживающих устройствах, и небольшой размер этих животных делает ортезы и протезы менее актуальными.
Для крупных животных, таких как собаки, лошади и даже животные в зоопарках, потребность в эффективных ортопедических и протезных решениях реальна и постоянно растет. Травмы, врожденные заболевания и возрастные проблемы создают спрос на устройства, способные восстановить подвижность и улучшить качество жизни.
Почему 3D-печать еще не получила полного распространения?
В области протезирования и ортопедии человека 3D-печать уже оказала значительное влияние. Она позволяет быстро создавать индивидуальные изделия, снижать производственные затраты и сокращать сроки выполнения заказов. Устройства могут быть адаптированы к точной анатомии пациента с помощью цифрового сканирования и передового программного обеспечения для моделирования.
Однако в сфере ухода за животными внедрение таких методов происходит медленнее. Это связано не с отсутствием потенциала, а скорее со сложностью проблемы.
Во-первых, получение точных анатомических данных от животных представляет собой более сложную задачу. Собаки не остаются неподвижными во время сканирования так же, как люди. Иногда требуется состояние медикаментозного сна, что увеличивает стоимость и риски.
Во-вторых, наличие меха создает проблемы как для сканирования, так и для правильной подгонки устройства. Мех может мешать точным измерениям и создавать точки трения или давления после наложения устройства. Материалы необходимо тщательно подбирать, чтобы избежать раздражения, обеспечивая при этом необходимую поддержку.
В-третьих, животные не могут сообщать о дискомфорте так же, как люди. Неправильно подобранное устройство может привести к едва заметным изменениям в поведении, а не к четкой обратной связи. Это усложняет итеративное проектирование и повышает важность тщательной первоначальной разработки.
Где 3D-печать может изменить ситуацию
Несмотря на эти трудности, существуют очевидные возможности для улучшения протезирования и ортопедических изделий для животных с помощью 3D-печати.
Одной из наиболее перспективных областей является персонализация. Каждое животное уникально, не только по размеру, но и по анатомии, походке и поведению. Традиционные методы производства с трудом справляются с таким уровнем изменчивости. 3D-печать, с другой стороны, по своей природе подходит для производства единичных или мелкосерийных устройств, изготовленных на заказ.
Например, собаке, восстанавливающейся после травмы связок, может помочь ортез, точно повторяющий форму ее лапы и предназначенный для поддержки определенных движений, ограничивая при этом другие. Используя 3D-сканирование и моделирование, такое устройство можно создать быстрее и точнее, чем традиционными методами.
Ещё одна область применения — облегчённые конструкции. Животные часто более чувствительны к дополнительному весу, чем люди. Тяжёлое устройство может изменить походку и привести к вторичным проблемам. 3D-печать позволяет создавать сложные внутренние структуры, которые уменьшают вес, сохраняя при этом прочность.
Долговечность также является ключевым фактором. Благодаря выбору подходящих материалов и оптимизации конструкции, устройства, напечатанные на 3D-принтере, могут быть достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие при активном содержании животных. Это может включать в себя усиленные соединения, гибкие секции и износостойкие поверхности.
Примеры из реальной жизни
Уже появляются примеры того, как протезы для животных, созданные с помощью 3D-печати, приносят реальную пользу.
Собакам, потерявшим конечности в результате травмы или болезни, были установлены изготовленные на заказ протезы, напечатанные на 3D-принтере, которые восстанавливают подвижность и позволяют им снова бегать и играть. В некоторых случаях эти устройства имеют гибкие суставы, имитирующие естественные движения, что повышает комфорт и улучшает функциональность.
Ортезы для лечения таких состояний, как переразгибание запястья или повреждения связок, — еще одна область, в которой наблюдается рост. Эти устройства помогают стабилизировать конечность, обеспечивая при этом контролируемые движения, способствуя восстановлению и уменьшению боли.
Даже за пределами собак 3D-печать используется для создания протезов для таких животных, как черепахи, птицы и слоны. Каждый случай представляет собой уникальные проблемы, что подтверждает идею о том, что протезирование животных — это не универсальная область.
Необходимость в специализированном внимании
Как становится ясно из обсуждения в подкасте и из более широкой картины отрасли, протезирование и ортезирование животных не могут просто следовать по пути лечения людей.
Различия в анатомии, движении, окружающей среде и коммуникации требуют специализированного подхода. 3D-печать — мощный инструмент, но его необходимо применять с пониманием этих различий.
Именно здесь важную роль играют такие специалисты, как Даниэль Робинс. Налаживая связи между ветеринарной медициной, дизайном и производством, они помогают обеспечить техническую обоснованность и практичность предлагаемых решений.
Взгляд в будущее
По мере дальнейшего развития технологий роль 3D-печати в уходе за животными, вероятно, будет расширяться. Достижения в области сканирования, материалов и программного обеспечения для проектирования помогут решить многие из существующих проблем.
В то же время, для развития экспертных знаний в этой узкоспециализированной области потребуется повышение осведомленности и уровня образования. Свою роль сыграют программы обучения, исследовательские инициативы и сотрудничество между инженерами и ветеринарами.
Потенциальные преимущества значительны. Улучшение подвижности, уменьшение боли и повышение качества жизни животных — результаты, которые находят отклик как у специалистов, так и у владельцев питомцев.
Что в Росси?
Мы в Центре 3д печати и 3д сканирования Фидллер активно следим за темой протезирования для животных. К нам обращаются люди по всей России. Есть региональная сложность в этом вопросе.
Пожалуй самая главная — цена. Цена протезирования, даже просто изготовление простого протеза в виде «палки» требует фин. средств. Цена в 3-5 т.р. для многих владельцев является большой. Нередко к нам обращаются с животными, которые находятся на «пределе» своего возраста дожития, что в свою очередь также усложняет какие либо взаимодействия с животным.
Центр 3d печати и 3д сканирования Фидллер в Краснодаре — 3d сканирование, 3d печать, реверс инжиниринг, проекты для ферм 3d печати, обучение, проектирование для строительства. Теперь полный цикл «принцип одного окна». Более 10 лет успешной разработки в сфере аддитивных технологий.
По всем вопросам обращаться (круглосуточно):
телеграм — https://t.me/fidller (лучше max или звонить)
max — https://max.ru/u/f9LHodD0cOIGiBB1zqbYHFbw7XCslKRI5o6aikK4IGNDZtFio4aCgGJ1gUQ
почта — shope@fidller.com
вк — https://vk.com/3d_krd_123
группа в max https://max.ru/join/VFTRpp8v45PETzoL4RDGQi44sSjpSvRz5kDtyeyXiQE
Наши ресурсы:
все о кино тут — https://news.fidller.com
наш магазин — https://fidller.com
мы в телеграм — https://t.me/pechat3dkrd
теперь и max — https://max.ru/join/VFTRpp8v45PETzoL4RDGQi44sSjpSvRz5kDtyeyXiQE
группа 3д печати — https://vk.com/3d_krd_123
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.