Custom Finger Orthosis Production and User Satisfaction for Swan Neck Deformity with Three-Dimensional Printer

Abstract

Objective: Swan-Neck deformity is characterized by hyperextension of proximal interphalangeal joint and flexion of distal interphalangeal joint. In the treatment process, in addition to conservative methods, orthoses are produced in various ways. Recently, prominent three-dimensional (3D) printer technologies are also used in orthotics production. The aim of this study was to produce a ring orthosis using a 3D printer for the population with swan neck finger deformity and to evaluate the orthosis satisfaction level of these individuals.

Materials and Methods: The study was structured in two phases as the production of customized orthoses and the evaluation of participants' satisfaction with use. Computer aided design was used in the design phase of orthosis. Fused deposition modeling method was used in 3D-printing process. Polylactic acid was preferred as thermoplastic material. The study was conducted with a total of 10 volunteers (7-males and 3-females mean age:55.2 ± 5.31). User satisfaction was evaluated with the Quebec Assistive Technology User Satisfaction Assessment Questionnaire (Q-YTKMD).

Results: Custom ring orthoses were produced using 3D printer technology. The average scores recorded for the 8 questions in the Q-YTKMD questionnaire ranged from 4.00 to 5.00 out of 5 points. The participants’ mean assistive device satisfaction score was 4,57±0,38. Orthosis weight, ease of use and usefulness were the 3 prominent satisfaction criteria of the participants.

Conclusion: The study suggests that it is possible to produce customized orthoses with high user satisfaction for swan neck deformity with 3D printers, which are increasingly used in the healthcare industry today.

Keywords

• Swan neck deformities
• three-dimensional printing
• orthotics production

Üç Boyutlu Yazıcı ile Kuğu Boynu Deformitesi için Kişiye Özgü Parmak Ortez Üretimi ve Kullanıcı Memnuniyeti

Öz

Amaç: Kuğu boynu deformitesi, proksimal interfalangeal eklemin hiperekstansiyonu, distal interfalangeal eklemin fleksiyonu ile karakterizedir. Tedavi sürecinde, konservatif yöntemlere ek olarak kullanılan ortezlerin çeşitli şekillerde üretimi mevcuttur. Son dönemlerde öne çıkan üç boyutlu (3B) yazıcı teknolojileri ortez üretiminde de kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı kuğu boynu parmak deformitesi olan kişilere 3B yazıcı kullanarak yüzük ortezi üretmek ve bu kişilerin ortez memnuniyet düzeyini değerlendirmekti.

Materyal ve Metot: Çalışma, kişiye özel ortez üretimi ve katılımcıların kullanım memnuniyetinin değerlendirilmesi olarak iki aşamalı olarak yapılandırıldı. Ortezin tasarım aşamasında bilgisayar destekli modelleme kullanıldı. 3B yazdırma sürecinde erimiş birikimli modelleme yöntemi kullanıldı. Termoplastik malzeme olarak polilaktik-asit tercih edildi. Çalışma 10 gönüllü (7 Erkek, 3 Kadın, yaş ortalaması 55,2±5,31) ile gerçekleştirildi. Katılımcıların ortez kullanım memnuniyetleri Quebec Yardımcı Teknoloji Kullanıcı Memnuniyeti Değerlendirme anketi (Q-YTKMD) ile değerlendirildi.

Bulgular: 3B yazıcı teknolojisi kullanılarak kişiye özel yüzük ortez üretildi. Q-YTKMD anketindeki 8 soru için kaydedilen ortalama puanlar 5 puan üzerinden 4.00 ile 5.00 arasında değişmekteydi. Katılımcıların yardımcı cihaz memnuniyet ortalamalarının 4,57±0,38 olduğu belirlendi. Katılımcıların öne çıkan 3 memnuniyet kriteri ortez ağırlığı, kullanım kolaylığı ve işe yararlılığı olduğu belirlendi.

Sonuç: Çalışma, günümüzde sağlık sektöründe kullanımı giderek artan 3B yazıcılarla kuğu boynu deformitesi için yüksek kullanıcı memnuniyetli, kişiye özel ortezler üretilmesinin mümkün olduğunu ileri sürmektedir.  

Anahtar Kelimeler

• Üç Boyutlu Yazıcı
• ortez üretimi
• Kuğu boynu deformitesi

References

1. Fox PM, Chang J. Treating the proximal interphalangeal joint in swan neck and boutonniere deformities. Hand Clin. 2018;34(2):167-176. doi:10.1016/j.hcl.2017.12.006
2. Vedel PN, Tranum-Jensen J, Dahlin LB, Brogren E, Søe NH. Deformities of the finger joints. Ugeskr Læger. 2017;179(48):V04170324.
3. Humpl D, Ferry KA, Rawlins LD, Tate K. Splinting, taping, and adaptation. In: Pediatric Hand Therapy. 5th ed. Elsevier. 2020;57-76. doi:10.1016/B978-0-323-53091-0.00005-1
4. Aydın L, Küçük S, Kenar H. Design and construction of a 3d bioprinter for bioprinting of tissues and organs. Proceedings on the Tıp Tekno. 2015;15(1):153-157.
5. Portnoy S, Barmin N, Elimelech M, ve ark. Automated 3D-printed finger orthosis versus manual orthosis preparation by occupational therapy students: Preparation time, product weight, and user satisfaction. Journal of Hand Therapy. 2020;33(2):174-179. doi:10.1016/j.jht.2020.03.022
6. Lunsford C, Grindle G, Salatin B, Dicianno BE. Innovations with 3-dimensional printing in physical medicine and rehabilitation: A review of the literature. PM R. 2016;8(12):1201-1212. doi:10.1016/j.pmrj.2016.07.003
7. Sedlacek F, Lašová V. Additive manufacturing of PA6 with short carbon fibre reinforcement using fused deposition modelling. Trans Tech Publ. 2018;928:26-31. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.928.26
8. Aydin L, Küçük S. Design and construction of ankle foot orthosis by means of three dimensional printers. Journal of Polytechnic. 2017;20(1):1-8 doi:10.2339/2017.20.1

9. Demers L, Weiss-Lambrou R, Ska B. Development of the Quebec user evaluation of satisfaction with assistive technology (QUEST). Assist Technol. 1996;8(1):3-13. doi:10.1080/10400435.1996.10132268
10. Demers L, Monette M, Lapierre Y, Arnold D, Wolfson C. Reliability, validity, and applicability of the Quebec User Evaluation of Satisfaction with assistive Technology (QUEST 2.0) for adults with multiple sclerosis. Disabil. 2002;24(1-3):21-30. doi:10.1080/09638280110066352
11. Yakut Y, Yurt Y, Yagci G, Simsek E. Quebec Yardımcı Teknoloji Kullanıcı Memnuniyeti Değerlendirme 2.0 Anketi’nin protez ve ortez kullanan bireylerde Türkçe adaptasyonu. JETR. 2020;7(3):284-295.
12. Mavroidis C, Ranky RG, Sivak ML, ve ark. Patient specific ankle-foot orthoses using rapid prototyping. J Neuroeng. 2011;8(1):1-11. doi:10.1186/1743-0003-8-1
13. Altunkaynak D. 5 eksen 3 boyutlu yazıcı tasarımı ve uygulaması. Karabük Üniversitesi Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi. Karabük, Türkiye. 2020.
14. Çirak ZD, Yakinci DB. Tıbbi uygulamalarda kullanılan biyouyumlu biyomalzemeler. İnönü Üniversitesi Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksek Okulu Dergisi. 2020;8(2):515-526. doi:10.33715/inonusaglik.745301
15. Otepbergenov T, Smagulov Z, Abilgaziyev A, Kurokawa S, Ali MH. Numerical and experimental analysis of the 3D printed multi-material ankle-foot orthosis. J Phys Conf Ser. 2020;1510(1):012012. doi:10.1088/1742-6596/1510/1/012012
16. Baronio G, Volonghi P, Signoroni A. Concept and design of a 3D printed support to assist hand scanning for the realization of customized orthosis. Appl Bionics Biomech. 2017:8171520. doi:10.1155/2017/8171520
17. Palousek D, Rosicky J, Koutny D, Stoklásek P, Navrat T. Pilot study of the wrist orthosis design process. Rapid Prototyp J. 2014;20(1):27-32. doi:10.1108/RPJ-03-2012-0027
18. Marinho FD, Dos Santos PM, Nardi SMT, Sime MM, Coutinho GC. Use of 3D printed orthesis and occupational therapeutic treatment in rhizarthrosis. Braz J Occup Ther. 2020;28(4):1151-1164. doi:10.4322/2526-8910.ctoAO2083