Search academic texts

Information × Registration Number 0825U002972, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 29-08-2025 popup.evolution . Title Optimization of the Fused Deposition Modeling process for fabricating anatomical models for orthopedic surgery Author Tumarchenko Larysa O., popup.head Yevhen Vyshnepolskyi popup.opponent Ganna A. Kononenko popup.opponent Olena V. Karpovych popup.review Daria Tkach popup.review Ruslan Kulikovsky Description На сучасному етапі розвитку прикладної механіки спостерігається активне впровадження адитивних технологій, зокрема у сфері біомеханіки, де зростає попит на персоналізовані рішення для моделювання клінічних ситуацій. Одним із перспективних напрямів є виготовлення анатомічних моделей, що використовуються для передопераційного планування, навчання хірургів, пацієнтської комунікації та тестування медичних технологій. Особливої актуальності використання таких моделей набуває в ортопедичній хірургії, де точне відтворення індивідуальної анатомії пацієнта є критичним чинником ефективності та безпеки хірургічного втручання. Водночас важливим є врахування диференційованих вимог до анатомічних моделей залежно від характеру клінічного сценарію. Зокрема, у разі планових оперативних втручань пріоритет надається високій точності та якості виготовлення моделі, що необхідно для планування складних маніпуляцій, де важливими є навіть незначні геометричні відхилення. Натомість в екстрених випадках визначальним фактором стає мінімізація часу виготовлення для оперативного отримання загальної анатомічної орієнтації. Зазначені особливості клінічного застосування зумовлюють потребу в розробці адаптивних технологічних стратегій вибору параметрів процесу пошарового наплавлення (FDM) та постдрукарської обробки з урахуванням конкретної клінічної задачі. В результаті виконання дисертаційної роботи було вирішено актуальну науково-прикладну задачу оптимізації процесу виготовлення анатомічних моделей для ортопедичної хірургії методом пошарового наплавлення з урахуванням клінічних вимог до точності, якості поверхні та часу виготовлення. Метою роботи є розробка науково обґрунтованих технологічних рекомендацій з виготовлення анатомічних моделей для ортопедичної хірургії методом пошарового наплавлення, що забезпечують необхідний рівень точності, якості поверхні, швидкості виготовлення та механічних властивостей відповідно до клінічних вимог, шляхом експериментального дослідження та оптимізації ключових параметрів процесу FDM й термічної обробки. Об’єктом дослідження є процес виготовлення анатомічних моделей методом пошарового наплавлення. Предметом дослідження є закономірності впливу параметрів процесу пошарового наплавлення та термічної обробки на функціональні характеристики анатомічних моделей. Наукова новизна роботи полягає у встановленні комплексних закономірностей впливу параметрів процесу пошарового наплавлення і термічної обробки на функціональні характеристики анатомічних моделей для ортопедичної хірургії. Вперше встановлено комплексні закономірності впливу основних параметрів процесу FDM на розмірну точність, шорсткість поверхні, пористість та час виготовлення моделей з акрилонітрилбутадієнстиролу (ABS+), модифікованого поліетилентерефталату (CoPET) та поліаміду-6 (PA6, нейлону). Це дозволило провести оптимізацію параметрів процесу FDM відповідно до вимог, які висуваються до анатомічних моделей, які використовуються в ортопедичній хірургії. Удосконалено уявлення про взаємозалежний вплив параметрів процесу FDM та термічної обробки на якість анатомічних моделей. Обґрунтовано необхідність урахування комплексної дії технологічних параметрів при проєктуванні процесу виготовлення, що сприяє підвищенню ефективності використання анатомічних моделей у клінічній практиці ортопедичної хірургії. Отримано подальший розвиток уявлення про оптимальні параметри процесу FDM, залежно від вибраного термопластичного матеріалу та вимог до моделі в конкретному клінічному сценарії. Це дозволило сформувати обґрунтовані технологічні рекомендації щодо підбору матеріалу, параметрів процесу FDM та термічної обробки анатомічних моделей для різних етапів хірургічного планування та навчання. Практичне значення одержаних результатів полягає в розроблених науково обґрунтованих технологічних рекомендацій, спрямованих на забезпечення показників якості анатомічних моделей для ортопедичної хірургії відповідно до клінічних вимог щодо точності, шорсткості, пористості та часу виготовлення. Побудовані математичні моделі дають змогу прогнозувати якісні характеристики моделей (пористість, шорсткість, розмірна точність, тривалість друку) залежно від параметрів процесу FDM, що забезпечує обґрунтований вибір параметрів на етапі планування виготовлення анатомічних виробів у медичній практиці. Registration Date 2025-07-16 popup.nrat_date 2025-07-16 Close