Các cơ sở sản xuất các dụng cụ chỉnh hình ở các nước phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Nhật, Đức sử đụng chủ yếu _ loại vật liệu này làm dụng cụ chỉnh hình.. Gidy phép chuyén giao công nghệ
Trang 1BỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ LASER
~~ BAO CAO TONG KET NGHIEM THU DE TAI CAP BO
- Tén dé tai:
_ “© Ché tao va thy nghiém cac cau kién chan gia va
dung cu chinh hinh bang composite soi hén hop ”
Mã số: 01-98 CB/VCN
Ị Thời gian thực hiện: từ 1/2000 đến 12/2001
HÀ NỘI 12-2001
A
Trang 2NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH
1 Bùi Công Khê KS Công nghệ vật liệu TTCN Laser
- 9, Nguyén dang Minh KS Vién Chinh hinh & PHCN
Trang 4NHŨNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH
- 1 Bùi Công Khê KS Công nghệ vật liệu TTCN Laser
Trang 5_ 1.GIỚI THIỆU:
Chiến tranh qua đi, hậu quả còn lại- một hậu quả nặng nể mà dân tộc ta phải giải quyết để phần nào bù đấp những mất mát không gì so sánh mà bao thế hệ cha , anh chúng ta phải gánh chịu vì độc lập tự do của dân tộc, vì sự bình yên ngày hôm nay của chúng ta Khoảng 5 triệu người tàn tật trong toàn quốc, trong đó:
e Số người cụt chi do chiến tranh, tai nạn và bệnh tật ở Việt nam hiện nay là
. khoảng 200.000 người, trong đó 60% là cụt chân dưới
«` SỐ lượng người tàn tật cần các loại đụng cụ chỉnh hình là khoảng 1.200.000
về HNEƯỜI,
` Với hiện trạng như vậy Bộ lao động - Thương binh - Xã hội đã có nhiều cơ sở sản
- xuất dụng cụ chỉnh hình và hàng năm các loại dụng cụ chỉnh hình liên tục được
ne ‘san 3 xuất nhưng vẫn không dap ứng đủ nhu cầu sử dụng
-, Ví dụ:
Năm 1998, tổng số dụng cụ chỉnh hình đã sản xuất được: 18.721 trong đó
- _ Số chân giả trên gối: 3082
- _ Số chân giả dưới gối: 8635
-_ SỐ tay giả: 1814
- Sốnepchỉinhhình: 926
Đặc điểm của việc sản xuất các dụng cụ chỉnh hình của Việt nam chúng ta là:
- _ Sản xuất trên nguyên liệu rẻ tiền, chất lượng chưa cao: PP, gỗ (hình 1,2)
- Tuy giá thành thấp nhưng độ bền, độ ổn định thấp, thời gian làm việc của
các dụng cụ chỉnh hình ngắn 1-3 năm
ˆ - Công nghệ sản xuất thủ công
Hình! :a Chân giả bằng Polipropilen(PP) ( TT chỉnh hình TP HCM)
b ống chân giả bằng nhôm nhập ngoại và gỗ (TT chỉnh hình Bavì-Hà nội)
6
Trang 6BAR TAY SINH HOAT (APRL hong)
ONG G6 - BAU Gf) CO KHOA
(Single axis knee shin component
with lock - wood)
SAN CHAN 2 TRUC
(ingle axis food &
Co Gre) 23
BAN CHAN EB-1 8-1 foot) 16-18
HEP CHAN DƯỚI
(Knee joint for
Trang 7Ngoài ra các tổ chức nhân đạo thế giới hàng năm vẫn thường xuyên cung cấp
- một số cấu kiện chỉnh hình cao cấp, nhưng giá thành rất đắt
Vật liệu Composite sợi cacbon là loại vật liệu cao cấp, độ bền cao, nhẹ về trọng
lượng, những năm gần đây ngoài những ứng dụng trong các ngành mũi nhọn như: hàng không, vũ trụ vật liệu này đã và đang được phát triển, ứng dụng cho ngành ' chấn thương chỉnh hình và phục hồi chức năng Các cơ sở sản xuất các dụng cụ chỉnh hình ở các nước phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Nhật, Đức sử đụng chủ yếu _ loại vật liệu này làm dụng cụ chỉnh hình Với đặc điểm nhẹ, bền và các tính chất
- độc đáo khác nên thế hệ dụng cụ chỉnh hình này rất thuận tiện cho người tàn tật
.trong vận động và lao động Nhiều loại chân tay giá “linh hoạt” (flexible) cho phép
- người tàn tật đi lại, chạy nhảy đễ dàng đã được dùng cho thi đấu thể thao của những
cài :., người tàn tật Thương bệnh binh của các cuộc chiến, những người tàn tật do tai nạn
Tủi rọ, những người bệnh rất mát chân tay đang được trang bị ngày một nhiều các
" “ loại chân tay giả cao cấp, những dụng cu chỉnh hình tiện ích cho việc phục hồi sức
khoẻ, khả năng lao động để tìm lại hạnh phúc cho bản thân và có ích cho xã hội Một số chủng loại đó ta có thể thấy trên hình 3
Brought to you by
the makers of the Alpha® Liner
Hình 3 Các loại ống và bàn chân cácbon đang thịnh hành
Trang 8BUREAU OF EXPORT ADMINISTRATION WASHINGTON, D.C 20230
@ UNITED STATES DEPARTMENT OF COMMERCE
4 - Sport {toupee - Gaumtry - - us
.| Guantieacton “ae , tory * Vai
PACKAGE SENT TO Bi TEER
UNDER SEFARATZ COVER)
COMMENTS FROM LICENSENG OFFICER:
xen the other sige a ~ ViMie pequire a tiene ter thet abaya ita
Stew otberwiae alg
Orsi gs, dave lout TA oi trao NI CU 9 SY tỊ re xong em PC regiire 2 )icetem tạp 1 or WER (he Viner Paguirwd) apd Used (n the
Hinh 4 Gidy phép chuyén giao công nghệ của Bộ thương mại Mỹ cho
Nacentech chế tạo chân tay giả
Thời gian qua, Viện nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ đã được Bộ thương mại
Mỹ cấp giấy phép chuyển giao một số “know-how” công nghệ làm chân tay giả của hãng Cytec-Fiberite (hình 4), hợp tác với tổ chức chỉnh hình ngoại tuyến Mỹ
sản xuất, thử nghiệm, và phát triển các dụng chỉnh hình cao cấp trên cơ sở sợi
Composite cacbon và các loại sợi khác cho thị trường Việt nam Đề tài này là phần
9
Trang 9: đối ứng của chúng ta để thực thi các dự án đó, nhằm cung cấp cho Việt nam một số - công nghệ cao cấp cho sản xuất chân tay giả và dụng chỉnh hình
‘ Từ 1999, một nhóm làm viéc (Development team) (hinh 5) gém các chuyên gia
về vật liệu (Viện NCUD Công nghệ-Bộ KHCN&MT), các nhà chỉnh hình và thử
nghiệm (Viện Chỉnh hình và phục hồi chức năng- Bộ LÐ TB & Xã hội) đã hình _ thành Một số hội thảo Việt-Mỹ về chế tạo và ứng dụng chân tay giả, dụng cụ chỉnh hình bằng vật liệu Composite cao cấp đã được tiến hành Đề án phát triển sản phẩm _ này lâu đài đã được sọan thảo Dự kiến trong vòng 2-5 năm hoạt động của nhóm -_ làm việc sẽ được triển khai, công nghệ chế tạo một số cấu kiện cơ bản của chân tay
- giả, dung cụ chỉnh hình có thể được chuyển giao cho các trung tâm chỉnh hình a trong nước để thay thế các công nghệ lạc hậu trên cơ sở bán thành phẩm là gỗ
„Trong quá trình phát triển sản phẩm, nhóm làm việc sẽ được sự hổ trợ tích cực của : - „Viện chỉnh hình và phục hồi chức năng, của Tổ chức chỉnh hình ngoại tuyến Mỹ
No trong thiết kế và thử nghiệm
à Người tha tật a ‘Thuong binh Been
Phân phối nội địa ®Phân phối trong, nước Phân phối nội địa
Hình 5: Nhóm làm việc phát triển sản phẩm chỉnh hình phục hồi chức năng-
kết nối giữa 3 Bộ Ngoài ra, từ năm 2000, Dự án MedTech của chính phủ Bỉ cũng đã tỏ thiện chí hợp tác hỗ trợ chương trình phát triển chân tay giả trên cơ sở vật liệu Composite của Việt nam Chương trình trong năm 2002: Dự án đó sẽ hỗ trợ đào tạo chuyên gia
về thiết kế CAD-CAM khớp chân giả, bàn chân “linh hoạt” để cho chế tạo sản phẩm phục vụ Paragame của người tần tật Tháng 8-2002 tại Hà nội, Viện NCUD Công nghệ sẽ tổ chức hội thảo quốc tế về vấn dé này Đây là những bước khởi đầu thuận lợi và đề tài này là nội dung đầu tiên của các bước phát triển công nghệ mới cho ngành chỉnh hình, phục hồi chức năng cho người tần tật
10
Trang 101 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:
~ _ Tiếp nhận công nghệ chế tạo từ hãng Cytec
- _ Chế tạo và thử nghiệm ống chân tay giả chịu lực bằng vật liệu Composite
.từ hỗn hợp sợi cacbon và một số loại sợi khác
.— Chế tạo và thử nghiệm bộ nẹp chỉnh hình Ilizarov
- _ Đưa vào ứng dụng thực tiễn
3, NOI DUNG NGHIEN CUU:
"3.1 Khảo sát một số bộ phận chân tay giả tương tự của POF-Mỹ Xác định kết
¬ cấu của chúng
` 3.2 Hoàn chỉnh thiết bị công nghệ: dệt, kết cấu đan ống
3.3 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế tạo ống, khớp nối
3.4 Thiết kế sản phẩm, chế tạo khuôn
3.5 Đánh giá vật liệu và sản phẩm
3.6 Ứng dụng trong chỉnh hình và phục hồi chức năng
4, KET QUA
- 4.1 Khảo sát các cấu kiện bán thành phẩm đã được sản xuất trong nước:
* Ong chén chiu luc:
Có 3 cấu kiện quan trọng trong chân gia cd thé 4p dung Composite soi hén hợp: ống chân chịu lực, khớp chuyển động, bàn chân phản lực và các đầu nối Nhiệm vụ đầu tiên là chế tạo ống chịu lực, thử nghiệm độ bền vật liệu cho cấu kiện
Ở các trung tâm chỉnh hình và phục hồi chức năng các tỉnh phía Bắc, nhiều
cấu kiện cho một chân giả hoàn chỉnh đã được sản xuất từ các vật liệu như gỗ, PP:
e_ Nhờ trợ giúp của POF, ban chan BK dang được sản xuất và sử dung trong lâm sàng (hình 2)
e _ Ống chân chịu lực một phần được sản xuất từ gỗ, chất lượng thấp Một số lớn từ trước đến nay được các tổ chức chỉnh hình quốc tế nhập ngoại và cung cấp chủ yếu là các loại ống chân bằng hợp kim nhôm (hợp kim này chế tạo ở VN đất hơn nhập ngoại) (hình 1)
Khớp nối: gần như 100% nhập ngoại Socket đã có xưởng chế tạo
e _ Các khớp nối các cấu kiện được sản xuất ở các trung tâm chỉnh hình bằng
hợp kim nhôm
11
Trang 11e Ban chân nhẹ với độ nãy cao: trong nước chưa nơi nào làm được
- Để các cấu kiện làm ra có thể sử dụng thay thế hàng nhập ngoại, chúng tôi
_` thiết kế ống chân chịu lực Cormposite với kích thước phù hợp, có thể kết nối với các
cấu kiện khác (như bàn chân BK, đầu nối nhôm) đã được sản xuất trong nước : - _ Yêu cầu kĩ thuật với ống chan Composite chiu luc:
+ Độ bền cao, nhẹ
+ Độ bên va đập, độ bên mỏi cao
+ Khớp nối với các cấu kiện khác đã được sẵn xuất ở trong nước (bàn chân, ổ khớp +:
- - Yêu cầu kĩ thuật về độ bền mỏi do tổ chức chỉnh hình ngoại tuyến Mỹ đặt
cô ra.Tải 150- -200kg: 2 triệu chu kỳ (gấp 3 lần tải trọng cơ thể người) mà cấu kiện vẫn
ols khong bi gay
vs Sau.khi phân tích, đánh giá các cấu kiện ống chân nhập ngoại chúng tôi đã thiết kế
m hình đáng ống chân như hình 6a, 6b
Hình 6 Các loại ống chân Composite sợi cácbon
* Hệ nẹp chỉnh hinh Ilizarov:
Hệ nẹp Iizarov là hệ nẹp chỉnh hình được dùng rất phổ biến trong điều trị kéo đài xương Trước đây nẹp được chế tạo từ hợp kim nhôm, thép không gỉ, những năm gần đây người ta sử dụng Composite sợi cácbon để chế tạo hệ nẹp đó Vật liệu Composite sợi cácbon được sử dụng cho mục đích này ngoài độ bền cao và nhẹ, nó còn là vật liệu không cần quang, do đó khi dùng hệ nẹp này người ta có thể chụp X- quang để kiểm tra quá trình phát triển xương một cách dễ đàng Nghiên cứu các mẫu hệ nẹp nước ngoài và trên cơ sở nghiên cứu thị hiếu của các nhà phẫu thuật trong nước, tính năng của vật liệu hiện có chúng tôi thiết kế và chế tạo các kiểu nẹp sau:
1 Hệ nẹp cho chỉnh hình xương đùi
Trang 12Hình 7 là một số loại nẹp kéo đài xương đã được thiết kế và chế thử tại
- phòng thí nghiệm 15 bộ đang được thử nghiệm trên bệnh nhân ở các bệnh viện
108, Cho Ray Khi dùng nẹp dạng 7a, xương được cố dinh bang implant titan
¬- đường kính 2 mm, khi dùng nẹp dạng 7b, xương được cố định bằng đỉnh titan
'Yêu cầu của sản phẩm:
e©_ Bền uốn, nén, chịu va đập
Trang 13Bảng ï: Đặc tính kĩ thuật của các loại soi gia cường
_<-f” Modul dic trung(GPa) 159 42 32
* Soi cdc bon 1200 filaments
Nén: PA12 bién tinh
~ So dé qui trinh cong nghệ:
14
Trang 14b sợi dệt ống gia cường
Sợi gia cường trong ống Composite được kết cấu như hình 8b Góc đan của
sợi được xác định tương đối theo độ bền xoắn và độ bền uốn của Composite Góc
tối ưu được chọn là khoảng 45°
Hình 9 là máy đan ống sợi dệt theo 2 chiều đã được chế tạo để phục vụ dé tài Máy có 48 cọc sợi đảm bảo chế tạo ống đường kính tử 10-40 mm tuỳ theo số cọc sợi được sử dụng
15
Trang 17mo, 4.2.5: Khuôn ép:
.».-`" Khuôn ép ống, khuôn sản phẩm: cấu kiện chân đưới được thiết kế và chế tạo trên máy CNC
4.2.6 Céng nghé Composite
a Sơ đồ công nghệ chế tạo ống chân :
PYLON TU8E 2¿AOLDING
* Ép áp lực ở nhiệt độ cao: 240°C, thời gian 30 phút, làm nguội nhanh
18
Trang 18:.* Kết cấu sợi gia cường: 2 lớp sợi cácbon + 6 lớp sợi bazan Sợi bazan được chọn
, - thay thế sợi thuỷ tỉnh vì độ hút ẩm của sợi bazan thấp, thích hợp cho các sản phẩm
` ống chân làm việc ở môi trường nhiệt đới, miền biển nóng ẩm
b Vòng nẹp Composite IHizarov được chế tạo theo phương pháp ép nóng hổn hợp
` nhựa-sợi ngắn- sợi liên tục (dệt một chiều và 2 chiều) ở nhiệt độ cao Phương pháp
này cũng đã được sử dụng để chế tạo các khớp nối
, `_ Các vòng nẹp hợp kim nhôm được anốt hoá bằng phương pháp plasma trong
Trang 19
Hình 12 Thiết bị ảo độ bên động của ống chân C omposite ( Thiết bị của Trung tâm
chỉnh hình - Viện khoa học chỉnh hình và phục hôi chúc năng)
- 4.3.3 Kết quả áo tính chất vật liệu và sẵn phẩm
Bảng 2 Các đặc trưng của Composite sợi cacbon (dùng làm vòng nẹp 1]izarov)
Trang 20
_; Bảng 3 Kết quả đo độ bền tính của ống chan Composite `
Độ biến dạng (zzn)
1 |2 lép soi Cy, + 1 lép soi
Cyga + 2 16p bazan
/° 2°12 lớp sợi Cựy + 4 lớp sợi
lớp sợi Cqạạ+2 | 255 5 85 | 2550 | trọng lượng cơ thể người, thử
tốt
3S! kg 255 | 5 85 | 2550 5 mess
Trên cơ sở kết quả đo đạc trên có thể kết luận:
1 Composite sợi cacbon - bazan /PA hoàn toàn có thể sử dụng làm cấu kiện chịu lực của đụng cụ chỉnh hình
21
Trang 212 Các cấu kiện ống chân Composite cacbon - bazan /PA có các đặc trưng đáp ứng
`, được yêu cầu chất lượng của tổ chức chỉnh hình ngoại tuyến Mỹ đặt ra, do vậy
có thể đưa vào sản xuất
3 Composite cacbon - PA với tỷ trọng 1,45g/cm”, độ bền như đã trình bày có thể
- sử dụng chế tao vong nep Ilizarov
4.4 Kết quả thử nghiệm lâm sàng và ứng dụng
#.-6 bệnh nhân cụt chân dưới gối đã và đang được thử nghiệm ống chan Composite do chúng tôi chế tạo với thời gian 11 tháng
ee: 50 trường hợp khác đã được lắp ống chân Composite từ 4 đến 6 tháng Kết quả
điều tra ở 16 người được lấp ống chân này ở Thái bình cho thấy:
: * Sau 6 tháng thử nghiệm, chân lượng ống chân Composite cácbon không hề _ thay đổi, kể cả các ống chân lắp trên các bệnh nhân làm việc nặng nhọc ở các
đồng muối
-_* Bệnh nhân cảm nhận thấy thoải mái hơn khi dùng ống chân này so với các ống chân nhôm hay các loại ống chân nhập ngoại khác trước đây đã dùng Kết quả đánh giá sơ bộ của viện chỉnh hình được trình bày ở hình
Hình 13: Cháu Tùng được lắp chân giả với cấu kiện bằng Composite
sợi các bon được tiếp kiến Tổng thống Mỹ B.Clinton
Trong tất cả các trường hợp thử nghiệm trên bệnh nhân, chỉ có một trường hợp mẫu chế tạo đầu tiên có độ dày quá mỏng (khoảng Imm) bị gẫy Trường hợp này lắp cho bệnh nhân chạy thể thao trọng lượng 75kg Những trường hợp còn lại cho đến nay vẫn hoạt động tốt
22