巴黎医院使用Artec Space Spider 3D打印医疗设备进行质量控制

19/05/2020

作者Loretta Marie Perera

去年年末,中国武汉出现了第一例神秘的肺炎类疾病,这是第一例新冠肺炎,当时,我们完全没想到,这场瘟疫会席卷全球,改变世界。2020年1月,中国40多人感染,这个疾病也有了新的名字——新冠病毒,或2019冠状病毒。之后数月内,这场全球性瘟疫中断了地区和国际旅行,使企业停工,各地实施大规模隔离,在世界各地,只有重要服务领域依然正常运作。

为出院患者运送3D打印的医疗设备(图片来自Roman Khonsari博士/ Instagram)

截至2020年4月中旬,全球共有250多万病例,近70万治愈病例,近20万死亡病例。在法国,4月中旬,共有16.8万报告病例,2万多死亡和4万多治愈病例。现在,法国已是全球病例数第四位国家,甚至超过了疾病爆发地中国。

全球各地,尤其是新增病例节节攀升的国家,医院床位短缺,严重程度超过了其他医疗服务的缺口,当前,医护工作十分重要,对医务工作者的时间、精力、资源和人员配备提出了极大挑战。

巴黎外科医生Roman Khonsari博士和巴黎医院APHP(Assistance Publique – Hôpitaux de Paris)于是提议,发起Covid3D.org活动,获得了巴黎大学和奢侈品集团开云的赞助,3D科技是这项活动的主力军。该活动规模大,必须高效准确地完成。

计划:在巴黎开展3D打印活动,让医疗设备根据需要完成低成本快速设计与打印。难点:从零开始,且毫无经验可循。

此外,病例数激增,工厂停工,时间就是金钱。在50名医生、工程师、开发者、创业家和公共私人部门人员的共同支持和努力下,Covid3D十天后就落地了。

“全球瘟疫期间3D打印医疗设备,没有前人经验参考,”Khonsari医生说道。“而且还有一大问题,就是牵涉到不少法律工作——这属于我们能力范围之外的东西,因此我们也推动设立了医疗物资打印的全新框架。”

Khonsari解释说,缺乏医疗物资的不仅仅是巴黎的医院。美国、中国等制造中心逐渐减产,或自留物资,导致新冠肺炎以外的其他医疗需求也无法得到满足。重要医疗物资包括人工瓣膜、气管插管器具、呼吸机、 注射泵、口罩、医用接头。

这款设备通常从美国进口,是心脏手术缝合理线装置,目前奇缺。

值得一提的是,我们要打印和扫描的东西不一定复杂——“我们造的不是宇宙飞船的零件!” Khonsari博士补充道——但由于是医疗用品,所以品质、准确度、安全性要求非常高。

为实现亚毫米级精度,Artec Space Spider开始登场。这是一款便携式3D扫描仪,用于捕获小型物体,且分辨率高,准确度稳定,细节丰富,非常适合成型零件、钥匙、计算机部件,或是我们本案例中的特殊医学设备。Space Spider使用蓝光科技,不会错过任何锋利或纤薄的边缘,可还原硬币的微小细节和人耳的里外结构。

Covid3D团队面临的最大挑战是法规问题。“受不了了,我们日以继夜地维持产品质量标准,” Khonsari说道。考虑到情况的紧急性,批准医疗设备打印的立法迅速通过,现在团队已经有相关法规可供参考,只要严格遵守相关条款即可。

“首先,” Khonsari博士解释道,“我们必须证明我们生产的物资是紧缺的,且没有其他物资可以替代。”紧缺性被认可后,即可打印,但需要严格遵守规定——既要保证成品符合产品标准,还要保证清洗和质控过程不会导致产品被破坏。医疗清洗方式包括使用高标准的杀菌、消毒方式,而这些方式都有可能缩短产品使用寿命。

医院边建起的3D打印工厂,24小时全天无休。(图片来自Stratasys 3D打印)

三周后,在Cochin Hospital医院边的Port-Royal Abbey修道院里,全新系统搭建完毕。在这里,60台3D打印机接连不断地生产各类医疗设备,还有五个工程师组成的管理团队轮番值班。打印完成的设备100件为一批。每一批中都有一款由Artec Space Spider完成3D扫描,来检查每批质量。

打印的医疗设备或根据现有设备的扫描件修改,或由工程师重新设计。有了这些扫描,就可以对比新打印的设备和传统设备的区别。在数据对比阶段,使用了Avizo等专攻工业数据的多功能软件。

若扫描显示新品符合医疗设备的要求和主要参数,那该批物资就通过了质控检测。若未通过,整批物资会被丢弃。涉及内导管级别精度时,则会同时使用CT扫描和Space Spider。

采用紧急医疗设备批次监控的方式进行质量控制。(图片来自Roman Khonsari博士/ Instagram)

今天,法律问题已解决,相关规定已设立,团队有信心能继续这项工作,随时待命。打印成本不高,还能批量生产,这不失为紧急状况的全新应对之策。Artec 3D授权经销商CADvision的Sélim Amrani表示,尽管3D科技提供了快速解决之道,但质量仍然是第一位的。“头两个月,我们看到很多公司加入了我们,开始打印面罩或瓣膜,”他说道。“但打印这些东西并不简单。我们必须严格遵守相关标准。”因此,3D扫描的质量控制是重中之重。

“CADvision当然也是制作成品的重要解决方案之一。”Amrani补充道。

对Khonsari博士而言,这只是个开始。“未来,在战区或其他瘟疫来袭时,我们都能采用类似的3D打印方案,”他说道。事实上,法国、欧洲的其他地区,乃至墨西哥、非洲国家的机构都已经和他的团队签约。

尽管法国新冠肺炎病例数开始下降,越来越多的患者从重症监护室转出,但Khonsari博士表示,他们已经备好了3D打印的呼吸面罩,无惧新形势的压力。

法国目前的日常生活已逐渐放松警惕,但Khonsar博士及其团队认为未来,或短期内,新增病例又会上升。“至少现在我们有应对医疗物资紧缺的生产能力,医院可以高枕无忧,”Khonsari说道。“我们已经做好了疫情反弹的准备。”

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