دستگاه اسکنر سه بعدی پا

اسکنر سه بعدی ابزار لازم برای ضبط شکل و نمای خارجی اجسام در فضای سه بعدی است. این ابزار به سرعت و به راحتی اطلاعات نقطه به نقطه از جسم را در فضای سه بعدی جمع آوری می‌کند و شبکه ای از داده های به هم مرتبط را به عنوان ابعاد و اندازه‌های جسم در فضای مجازی (حافظه کامپیوتر) تولید می‌کند. این اطلاعات توسط نرم افزارهای اختصاصی در حوزه‌های صنعتی، پزشکی، هنر و… بازخوانی شده و طرح سه بعدی جسم در کامپیوتر ایجاد می‌شود. به کمک این نرم افزارها ویرایش طرح و شبیه سازی انجام می‌شود.

اسکنر سه بعدی پا:

دستگاه اسکنر سه بعدی PT-3DScan ساخت شرکت پایافناوران فردوسی وسیله ای است که بدون تاباندن پرتوهای مضر و صرفا با استفاده از نور مرئی(لیزر کم توان) می‌تواند یک تصویر سه بعدی با دقت بسیار بالا از کف پا تا مچ پا را تهیه نماید. تکنولوژی مورد استفاده در این دستگاه LASER triangulation (مثلث لیزر) است.

با استفاده از این دستگاه، مشخصات ساختار فیزیکی پا شامل میزان قوس‌ها، محل قوس‌ها، نحوه قرار گیری انگشتان و ابعاد فضایی پا اندازه گیری می‌شود. مشخصات ساختار فیزیکی پا باید در سه حالت بدون اعمال وزن، اعمال کامل وزن بر روی پا و در حالت نشسته بررسی شوند. از این سه حالت می‌توان نحوه تغییر ساختار فیزیکی کف پا را در حالت اعمال وزن و راه رفتن به روشنی مشاهده نمود. بسیاری از ناهنجاری‌های پا از بررسی این اطلاعات استخراج می‌شوند.

اسکنر PT-3DScan با استفاده از چهار پرتو لیزر و شش دوربین قدرتمند، اسکنی سه بعدی از پا را با رزولوشن و سرعت بالا فراهم می‌کند. داده سه بعدی از پا در عرض چند ثانیه و در جهات مختلف ایجاد می‌شود. اسکن و پردازش سریع در این اسکنر سبب شده است تا نیاز نباشد بیمار مدت زمان زیادی را بدون حرکت جهت اسکن بایستد. نرم افزار قدرتمند این اسکنر تمامی امکانات را برای کاربر جهت استخراج ابعاد و زوایای لازم فراهم می‌کند. همچنین اندازه گیری هایی که به صورت خودکار و بدون نیاز به دخالت متخصص در نرم افزار انجام می‌شود، سرعت فرآیند تحلیل پس از اسکن را بالا می‌برد.

خروجی اسکنر سه بعدی پا چیست؟

خروجی اسکنر سه بعدی، داده دیجیتال استاندارد STL و PLY است. استاندارد PLY در این دستگاه با دو نسخه کیفیت بالا و کیفیت پایین ارائه می‌شود. ارائه مدل های خروجی استاندارد به جهت سازگاری عملکرد دستگاه با انواع نرم افزار های طراحی سه بعدی اهمیت ویژه ای دارد. این داده در تمام نرم افزارها و پروسه CAD/CAM قابل استفاده می‌باشد و همچنین با انواع دستگاه‌های CNC سازگاری دارد.

اطلاعات خروجی نحوه اندازه گیری با این دستگاه چگونه است؟

این دستگاه قابلیت مطالعه دقیق آنتروپومتری پای انسان را دارد. این اطلاعات در طراحی دقیق کفش‌ها با کاربری‌های عمومی یا خاص بسیار مفید است. به طور کلی هر داده ای که مربوط به اندازه ها در پای انسان باشد در خروجی این دستگاه قابل اندازه گیری و گزارش است. از جمله این داده‌ها می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• First Toe Length (طول پاشنه تا انگشت اول) : فاصله طولی حداکثر از پشت پاشنه پا تا نوک انگشت شست پا
• Second Toe Length (طول پاشنه تا انگشت دوم): فاصله طولی حداکثر از پشت پاشنه پا تا نوک انگشت دوم پا
• Third Toe Length (طول پاشنه تا انگشت سوم): فاصله طولی حداکثر از پشت پاشنه پا تا نوک انگشت سوم پا
• Fourth Toe Length (طول پاشنه تا انگشت چهارم): فاصله طولی حداکثر از پشت پاشنه پا تا نوک انگشت چهارم پا
• Fifth Toe Length ( طول پاشنه تا انگشت پنجم): فاصله طولی حداکثر از پشت پاشنه پا تا نوک انگشت پنجم پا
• Arch Length (طول قوس پا): فاصله طولی پاشنه تا برجستگی داخلی اولین متاتارسال
• Heel to medial malleolus (طول پاشنه تا قوزک داخلی): فاصله طولی پاشنه تا برجستگی قوزک داخلی پا
• Heel to lateral malleolus (طول پاشنه تا قوزک خارجی): فاصله طولی پاشنه تا برجستگی قوزک خارجی پا
• Heel Width (پهنای پاشنه): پهنای پاشنه در فاصله 40 میلیمتری از پشت پاشنه
• Foot Width (پهنای پا): پهنای حداکثری پا بین سطوح داخلی و خارجی آن عمود بر محور طولی پا
• Bimalleolar Width (پهنای قوزکهای پا): پهنای حداکثری بین برجستگی‌های قوزک‌های داخلی و خارجی پا
• Mid-foot Width (پهنای وسط پا): پهنای حداکثری در نصف طول پا عمود بر محور طولی پا
• Medial Malleolus Height (ارتفاع قوزک داخلی): ارتفاع عمودی بین کف تا برجستگی قوزک داخلی پا
• Lateral Malleolus Height (ارتفاع قوزک خارجی): ارتفاع عمودی بین کف تا برجستگی قوزک خارجی پا
• Height at 50% foot length (ارتفاع وسط پا): حداکثر ارتفاع پا در نصف طول پا
• Ball Girth (دور پا در سر متاتارسال‌ها): محیط پا به نحوی که متر نواری حاشیه داخلی سر استخوان متاتارسال اول، بالای سر استخوان متاتارسال و حاشیه خارجی سر متاتارسال پنجم را لمس کند.
• Instep Girth (دور پا بر روی کونیفرم ها): کوچکترین دور پا بر روی برجستگی استخوان کونئیفرم میانی
• Long Heel Girth (دور بزرگ پاشنه): دور پایی که در برگیرنده پشت پاشنه و انحنای روی پا میباشد
• Short Heel Girth (دور کوچک پاشنه): دور حداقلی که در برگیرنده پشت پاشنه و محل اتصال ساق به پا
• Ankle Girth (دور مچ پا): دور افقی در فصل مشترک پا و ساق
• Waist Girth (دور وسط متاتارسالها ): محیط پا در وسط متاتارسال که در محور عمودی و عمود بر محور طولی پا
• اندازه­ های خطی دلخواه شامل طول و عرض در نواحی مختلف
• محیط پا در قسمت­های دلخواه
• تشخیص نوع قوس کف پا

آیا می‌شود از این دستگاه برای طراحی کفی استفاده نمود؟

دیتای خروجی این دستگاه، مدل سه بعدی کاملی از کف پا تا بالاتر از مچ پا را در سه حالت No Weight، Semi weight، Full Weight ارائه  می‌دهد. این مدل به شکل کامل قابلیت انطباق با داده اسکن فشار کف پا را دارد و از این جهت می‌تواند به طراحی دقیق کفی‌های طبی با در نظر گرفتن اندازه‌ها و زوایای دقیق کمک بزرگی نماید.

بیوگرافی اسکنر سه بعدی پا PT-3DScan:

در سال 1393 با توجه به بازخوردهایی که از متخصصین حوزه ی ارتز و پروتز دریافت شد، نیاز به برداشت خصوصیات ابعادی پا به صورت دقیق جهت طراحی کفی های طبی احساس می‌شد. با هدف تهیه ی مدل سه بعدی از پای بیماران، تکنولوژی های مختلف اسکن سه بعدی مورد بررسی قرار گرفت و در ابتدا اقدام به ساخت اسکنر سه بعدی با استفاده از تکنولوژی نور ساختار یافته شد که در تست‌های عملکردی، این تکنولوژی کارایی خوبی روی پوست انسان از خود نشان نداد. در دومین گام اقدام به ساخت اسکنر سه بعدی با استفاده از تکنولوژی Laser triangulation نمودیم که در مدل اولیه چهار عدد دوربین به همراه چهار عدد لیزر خطی استفاده شده بود و رزولوشن نقطه برداری در طول مسیر تقریبا 3000 نقطه می‌شد.

این مدل از دستگاه در سال 1393 به متخصصین حوزه ی ارتز و پروتز عرضه شد. در سال 1394 تعداد دوربین‌های این دستگاه به 6 عدد افزایش یافت و ارتفاع اسکن پا به 14 سانتی متر از کف پا ارتقا پیدا کرد که با این تغییر دستگاه قادر بود مدل کامل سه بعدی از پا، از پشت پاشنه تا جلوی انگشتان، و هم چنین از کف پا به ارتفاع 14 سانتی متر یعنی تا بالای مفصل مچ پا در افراد بالغ، تهیه کند. این دستگاه در بین دانشگاهیان حوزه  ارتز و پروتز بسیار پرطرفدار شد و جهت بررسی ویژگی‌های آنتروپومتری پای ایرانیان در پروژه های دانشگاهی متعددی از آن استفاده شده است.

در سال 1395 خصوصیت منحصر به فرد دیگری به این دستگاه افزوده شد که توانایی سنجش وزن وارده بر روی پای مورد آزمایش می‌باشد و این خصوصیت این دستگاه را از سایر دستگاه‌های مشابه خود در خارج از کشور متمایز ساخته است. در سال 1397 سرعت اجرایی دستگاه بسیار ارتقا پیدا کرد و داده‌های لازم جهت انتقال به کامپیوتر فقط از طریق یک کابل شبکه به کامپیوتر انتقال یافت و عملا کامپیوتر به یک نمایشگر جهت نمایش تحلیل‌های نرم افزاری و پزشکی تبدیل شد. لذا افراد می‌توانند از رایانه ی شخصی خود جهت استفاده از دستگاه جدید بهره گیرند.

در حال حاضر تیم تحقیق و توسعه پایاتک در حال اجرای تست‌های بالینی و تکمیل طرح تشخیص بافت در اسکنر PT-3DScan هستند تا در آینده ای نزدیک بتوان کاربرد تشخیص زخم را نیز به این دستگاه اضافه نمود.

کاربردها:

• کلینیک‌های ارتوپد فنی
• کلینیک‌های مرتبط با سلامت پا
• دوخت کفش و ساخت کفی طبی
• تحقیق و مطالعه آنتروپومتری پا در اقلیم یا شرایط کاری ویژه