نجح فريق من جامعة سانت بطرسبورغ الحكومية للتقنيات الصناعية والتصميم (SPbGUPTD) بالتعاون مع منظمة «إعادة التأهيل البدني» في تطوير أحذية ذكية ثلاثية الأبعاد للأطفال المصابين بالشلل الدماغي (ДЦП)

تمثل هذه الأحذية إنجازا هندسيا طبيا جديدا، إذ تتيح تصميم كل زوج بشكل فردي وفق خصائص حركة الطفل، مما يساعد على تصحيح نمط المشي وتحسين جودة الحياة.

التحليل البيوميكانيكي: الأساس العلمي للتصميم

اعتمد العلماء على تحليل بيوميكانيكي شامل للمشي شمل تسجيل وتحليل أكثر من 500 متغير مختلف لحركة القدم.

وبناءً على قاعدة البيانات هذه، صمم الفريق نعلا مخصصا يتناسب تماما مع حركة كل طفل، ليعمل على تصحيح التوازن وتحسين استقرار الخطوات وتقليل الإرهاق العضلي أثناء المشي.

وقال سيرغي شيرباكوف، رئيس قسم تصميم وتكنولوجيا المنتجات الجلدية بالجامعة: «قمنا بتحليل مشية الأطفال في أحذيتهم الاعتيادية وفي نماذجنا ثلاثية الأبعاد ذات النعل المتغير. ثم بالتعاون مع أطباء إعادة التأهيل، اخترنا التصميم الأمثل الذي يحسّن نمط المشي ويقربه من الطبيعي. بعد ذلك صنعنا لكل طفل زوجا فريدا من الأحذية».

من التصميم الرقمي إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد

تم تصميم النعل والقالب باستخدام نظام CAD ثلاثي الأبعاد ثم طُبعا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة البولي يوريثان الحراري (TPU)، التي تجمع بين الصلابة والمرونة في آنٍ واحد، لتوفر الراحة والدعم معا أثناء الحركة.

وتكامل المشروع مع خبراء الطب الفيزيائي في منظمة «إعادة التأهيل البدني» لضمان أن تلبي الأحذية جميع المعايير الطبية للعلاج الحركي.

برنامج تحليلي يقارن بين النماذج

ابتكر الفريق أيضا برنامجا حاسوبيا خاصا يمكنه مقارنة ما يصل إلى خمس نماذج مختلفة من الأحذية استنادا إلى مؤشرات بيوميكانيكية دقيقة، ثم توليد تقرير علمي شامل لتحديد النموذج الأكثر فعالية.

تم التأكد من فعالية النماذج المطبوعة من خلال تحليل مشي متكرر بعد استخدام الأحذية، وأظهرت النتائج تحسنا واضحا في التوازن ونمط الحركة لدى الأطفال المشاركين في الدراسة.

الابتكار في خدمة الأطفال

حتى الآن، تم تصميم ثلاثة أزواج فردية من الأحذية خصيصًا لثلاثة أطفال مصابين بالشلل الدماغي، ضمن المرحلة التجريبية للمشروع.

وتُظهر النتائج الأولية أن الابتكار يسهم في تحسين الأداء الحركي والاستقلالية، مما يجعله خطوة مهمة نحو حلول تأهيلية مخصصة تعتمد على التكنولوجيا الحيوية والطباعة المتقدمة.

آفاق مستقبلية

تسعى الجامعة إلى توسيع المشروع ليشمل أعدادا أكبر من الأطفال، وتطوير قاعدة بيانات وطنية للمشي الطبيعي والمصحح، يمكن استخدامها في تصميم أجهزة تقويم وأطراف صناعية ذكية في المستقبل القريب.

ط