El sueño de un caimán hecho realidad: Artec Eva ayudó a darle al Sr. Stubbs una nueva cola

Resumen: Después de que un caimán se mordió la cola, algunos especialistas se preocuparon por hacer algo al respecto: crearle una nueva cola, utilizando los últimos avances en escaneo e impresión 3D.

El objetivo: Utilizar un escáner 3D de mano para capturar digitalmente la cola de un cocodrilo, crear un modelo 3D preciso, y usarlo para hacer una cola protésica para el Sr. Stubbs, con el modelo 3D a mano se puede utilizar para imprimir futuras colas.

Herramientas utilizadas: Artec Eva, Artec Studio

Los escáneres de Artec 3D ayudaron a un caimán herido con una nueva cola y una oportunidad en la vida.

Cuando la policía de Arizona detuvo un camión sospechoso, lo último que esperaban encontrar era a 32 caimanes que se deslizaban dentro.

Tan pronto como los oficiales se dieron cuenta de que estaban literalmente "hasta los codos de caimanes", llamaron a la Sociedad Herpetológica de Phoenix para pedir ayuda. Los caimanes sin hogar, incluido el Sr. Stubbs, fueron entregados a la Sociedad, que actualmente alberga a 1.500 reptiles.

A uno de esos cocodrilos pronto se le daría el nombre de "Sr. Stubbs", porque le faltaba la cola.

No tener cola no es motivo de risa para un caimán. Crédito: STAX3D

No tener cola no es motivo de risa para un caimán. Significaba que, además de no poder nadar en aguas profundas (podría ahogarse fácilmente), también tenía un verdadero problema a la hora de comer.

Los otros caimanes que lo rodeaban eran más rápidos para atrapar a sus presas, porque los cocodrilos usan sus colas para lanzar y atacar. Lo que esto significaba para el señor Stubbs es que a menos que alguna criatura desafortunada se desplomara frente a sus fauces hambrientas, probablemente no iba a tener el trozo de pastel de conejo más gordo ese día. Si alguna.

Sus problemas de natación se resolvieron en parte cuando le enseñaron a remar con sus patas delanteras. No es lo ideal, pero al menos no se daba vuelta y se ahogaba.

Russ Johnson, presidente de la Sociedad Herpetológica de Phoenix, quería hacer más por el Sr. Stubbs. Él tenía una idea.

Llamaron al Dr. Marc Jokofsky y su asistente Sarah Jarvis del Centro de Investigación y Educación Ortopédica, quienes cuentan con experiencia en ayudar a los humanos con los desafíos ortopédicos. Se formó un equipo de especialistas y consideraron sus opciones para crear una cola protésica.

Modelo 3D de la futura cola para el Sr. Stubbs. Crédito: STAX3D

El Dr. Justin Georgi, profesor asistente de anatomía en la Universidad Midwestern de Arizona, quien había estado estudiando el movimiento de caimanes y otros reptiles durante años, ofreció su ayuda para analizar al Sr. Stubbs, para ver cuál era la mejor manera de adaptarlo a una nueva cola.

Al usar como referencia algunas muestras de caimanes de varios tamaños de su laboratorio, el Dr. Georgi y Samanta Arroyos, becarios del laboratorio de Phoenix Union Bioscience High School, junto con el Dr. Jokofsky y su equipo, calcularon el tamaño, peso y densidad correctos de la cola para el Sr. Stubbs, uno que se equilibraría en proporción al resto de su cuerpo y se distribuiría de manera uniforme.

Una vez que tomaron estas medidas, el Dr. Georgi seleccionó una de las muestras de su laboratorio para ser el modelo de la nueva cola. Cuando se trató del diseño real de la prótesis, Georgi consultó con el Dr. Jacofsky y el equipo del Instituto CORE.

"Sin su cola, el Sr. Stubbs apenas puede nadar y camina muy mal", dijo Georgi. "Su postura terrestre y su andar son tan pobres que tenemos una preocupación real por su salud articular y ósea a largo plazo".

El Dr. Georgi había intentado previamente realizar escaneos de la cola de un cocodrilo con un escáner 3D láser, pero la calidad del escaneo era demasiado pobre para capturar suficientes detalles, por lo que contactó al distribuidor STAX3D de Artec 3D para ver si querían formar un nuevo equipo para hacer una nueva cola para el señor stubbs.

Preparación para escanear el caiman. Crédito: STAX3D

Michael Andrew en STAX3D dijo: "Cuando Justin nos contactó inicialmente, estábamos muy intrigados y no estábamos seguros de en qué nos estábamos metiendo". STAX3D tenía experiencia previa en la fabricación de prótesis con los escáneres de Artec, pero solo para humanos.

Una vez en el sitio, Stax3D usó Artec Eva para hacer un modelo 3D de alta resolución del "molde de una cola" de un caimán de tamaño similar y recientemente fallecido (Georgi y su equipo habían usado la misma cola como modelo para hacer prótesis anteriores) . El escáner 3D de Artec Eva funciona mediante un patrón de luz hacia abajo sobre la superficie del objeto, y cuando rebota en el escáner, el software Artec Studio analiza instantáneamente la luz distorsionada y reconoce la forma del objeto, registrándola en alta resolución hasta 16 cuadros / segundo.

Stax 3D procesó los datos resultantes en Artec Studio, modificando el modelo 3D, corrigiendo algunas fallas y ajustando el tamaño y proporciones, para que coincidiera perfectamente con lo poco que quedaba de la cola del Sr. Stubb. Exportan el archivo como un STL y de ahí se hizo la cola impresa en 3D.

Artec Eva fue perfecto para este proyecto debido a su poderosa resolución: poder capturar detalles tan pequeños como .5 mm de tamaño, pero también puede usarse en objetos grandes, como la cola de un caimán gigante, o algo aún más grande.

"Nos sorprendió la velocidad y la calidad del escáner de Artec, en comparación con nuestro intento inicial", dijo el Dr. Georgi.

Artec Eva fue perfecto para este proyecto debido a su poderosa resolución. Crédito: STAX3D

Cuando se dieron cuenta del tremendo nivel de control que tenían para ver y modificar el modelo digital, Georgi y su equipo estaban más que satisfechos. "El control preciso sobre los detalles del tamaño y la forma de la cola que conseguimos con el proceso digital, nos da la oportunidad de experimentar con diferentes propiedades para que podamos entender de manera más directa cómo la prótesis afecta al Sr. Stubbs" él dijo.

Después de imprimir en 3D el modelo personalizado, los investigadores crearon un molde de silicona y, a partir de eso, varias colas protésicas fueron hechas a medida para el Sr. Stubbs.

Ahora, cada vez que le atan una, él actúa de forma tan natural, como si siempre hubiera estado allí. No muestra signos de estrés o incomodidad mientras lo usa, prueba de que debe sentirse natural para él.

Ahora, cada vez que le atan una, él actúa de forma tan natural, como si siempre hubiera estado allí. Crédito: STAX3D

El Sr. Stubbs ha estado desaprendiendo sus antiguas limitaciones y actuando cada vez más como un caimán normal. Él está ahí nadando y buceando y lanzándose después de sus comidas al igual que el resto de sus vecinos de sangre fría.

Durante los próximos 50 a 60 años de su vida, a medida que crece (los caimanes adultos pueden medir hasta 20 pies de largo), el Sr. Stubbs deberá recibir hasta 40 nuevas colas. Ahora que tienen su modelo 3D, realizar modificaciones e imprimir nuevas colas será muy fácil.

Russ Johnson, presidente de la Sociedad Herpetológica de Phoenix, le dijo al periódico Arizona Republic: "Va a tener una larga y feliz vida aquí".

El Instituto CORE donó todo su trabajo y materiales para este proyecto especial. Dragon Skin® fue utilizado para cubrir la prótesis. Este material muy especial es una silicona liviana y flexible, comúnmente utilizada para crear efectos especiales y Animatrónica en películas, así como con prótesis.

El modelo 3D de la cola en Sketchfab.

Este es sin duda un gran avance en la vía de las prótesis de cocodrilo, pero el escaneo e impresión en 3D están avanzando aún más en el campo de la prótesis humana. “Esto no es el futuro; esto es ahora ", dijo Andrew. “Usando esta tecnología, las empresas y los individuos están aprovechando para romper con las limitaciones de los métodos antiguos para la fabricación de prótesis. Con esta tecnología, puede acortar bastantes pasos y mucho tiempo".

Todos los involucrados esperan que la nueva cola del Sr. Stubbs atraiga una mayor atención a esta esfera dinámica. "Solo estamos arañando la superficie de lo que puede hacer el escaneado y la impresión 3D en el campo de la prótesis", concluyó el Dr. Georgi. "Creo que tal vez lo más importante que puede hacer el caso del Sr. Stubbs es capturar la imaginación de los demás e inspirarlos para ampliar aún más estos límites".