Artec Eva ayuda a crear prótesis 3D impresas de bajo costo en Guatemala

Resumen: Una organización sin aánimo de lucro especializada en prótesis para niños necesitaba una forma económica pero efectiva de crear prótesis para sus pacientes, incluyendo una mujer joven que perdió su brazo inferior.

Objetivo: Utilizar un escáner 3D manual para capturar digitalmente las extremidades de los pacientes, procesar los escaneos, diseñar modelos 3D personalizados de prótesis en Geomagic Freeform y Fusion 360, enviarlos a impresoras 3D y, finalmente, adaptarlos a los pacientes.

Herramientas utilizadas: Artec Eva, Geomagic Freeform, Fusion 360

Un brutal allanamiento de morada dejó a Verónica sin la parte inferior del brazo derecho. Después de una estancia de seis semanas en el hospital, su amiga la presentó a la clínica protésica rural de LifeNabled, en el Hospital Shalom de San Benito, Guatemala. Durante su visita, hablaron con ella sobre cómo podían ayudarla, qué esperar, cuánto tiempo le llevaría, y cómo su vida estaba a punto de cambiar para mejor.

Hospital Shalom

Empezaron de inmediato. Primero hicieron un molde de fibra de vidrio de su muñón, luego escanearon el interior del modelo con el escáner 3D a color portátil Artec Eva (como se describe en detalle a continuación, junto con el proceso de diseño), después de lo cual se imprimió el nuevo brazo 3D de Verónica y se preparó para su uso. Apenas unas horas después, se lo pusieron, y su vida nunca ha sido la misma desde entonces.

Hoy Verónica está trabajando y estudiando teología en su universidad local. Después de recuperarse y recibir su nuevo brazo en LifeNabled, pasó seis meses en clases especiales donde aprendió a cocinar diferentes platos.

Verónica va a trabajar de forma autónoma

Como hogar de la clínica de LifeNabled en Guatemala, el Hospital Shalom fue fundado por dos misioneros estadounidenses, Tim y Doris Spurrier, quienes, junto con sus dos hijos, subieron al auto y condujeron desde Ohio durante cinco días hasta el sur. Cuando llegaron a Guatemala, la familia sabía que finalmente habían encontrado un "hogar". Han estado allí desde entonces.

Al final decidieron abrir una clínica de prótesis en su pequeño hospital, y en 2006 invitaron a Brent Wright, protesista y ortopedista certificado. Llegó y rápidamente organizó la clínica, la primera y única de su tipo en toda Guatemala.

Brent Wright, con una de sus creaciones

Para Wright y su equipo de voluntarios, por no mencionar a los muchos pacientes de la clínica, la digitalización 3D y la impresión han supuesto un verdadero cambio: el coste tradicional de los materiales para fabricar un brazo protésico está entre los 800 y los 1200 dólares, pero con la impresión en 3D, "podemos fabricar un brazo por aproximadamente 4 dólares en costes de materiales", dijo Wright..

Uno de sus sueños es poner estas asequibles prótesis al alcance de todos los que las necesitan en el mundo, especialmente en regiones pobres donde sólo existen 1 ó 2 especialistas en prótesis en todo el país. "Sólo en los últimos 18 meses los materiales de impresión 3D han llegado a ser realmente útiles para prótesis efectivas y duraderas".

La búsqueda del mejor método los llevó finalmente a la digitalización 3D, y al escáner manual profesional de Artec 3D, Artec Eva. Utilizado en una gran variedad de sectores, desde la salud hasta la ingeniería inversa, para la captura digital de objetos en 3D a color de alta resolución, Eva fue un gran avance para Wright y para la clínica.

Pero eso no quiere decir que fuera una solución perfecta. Wright cree en lograr los más altos niveles de precisión en su trabajo, especialmente con la más desafiante de las prótesis.

"La digitalización 3D es excelente para capturar la forma, pero no necesariamente para capturar la forma bajo carga, o lo que es la estructura del tejido subyacente, por lo que sigo creyendo firmemente en la realización de un buen modelo", continuó, "pero hemos desarrollado algunas técnicas para digitalizar tanto del exterior como del interior de los modelos". Lo que esto hace es darle la anatomía subyacente y el volumen real de la extremidad del paciente bajo tensión".

Refiriéndose a la digitalización 3D sin contacto, Wright dijo: "Cada vez que se hace una digitalización directa de un paciente, se adivina dónde está la anatomía subyacente y cuál es el verdadero volumen de la extremidad bajo carga....y cuando se trata de prótesis, preferiría no adivinar".

"Con Eva, el escáner es increíble, pero el software, Artec Studio, es aún mejor. Después de quitar el yeso, lo corté en dos mitades. Con Eva, escaneé rápidamente ambas mitades, y luego en Studio, las junté fácilmente en un modelo 3D de alta precisión. De esta manera me da lo mejor de ambos mundos, un escáner 3D de precisión, combinado con la precisión de haber hecho un molde de la extremidad del paciente bajo carga. Por lo tanto, el modelo 3D final será perfectamente correcto desde el punto de vista anatómico y tendrá las dimensiones de volumen adecuadas, algo de lo que un escáner sin contacto simplemente no es capaz".

En el Hospital Shalom, probando las nuevas prótesis

"Y Artec Eva escanea el interior de los modelos mejor que cualquier otra cosa que hayamos encontrado... es el único escáner 3D que lo hace de forma impecable", dijo Wright.

Para llegar a este punto de la versión de "digitalización 3D" del proceso, en comparación con el largo y laborioso método tradicional de elaboración de prótesis, toda la secuencia consiste en hacer un molde de fibra de vidrio de la extremidad afectada del paciente, envolviéndola y marcándola adecuadamente (para indicar protuberancias óseas, rótula, puntos de presión, etc.), esperando de 3 a 4 minutos para que se seque y, a continuación, cortándola y preparándola para su digitalización.

El escaneo se realiza directamente en Artec Studio, donde el objeto a escanear aparece en la pantalla en tiempo real, por lo que se puede ver inmediatamente que, en sólo unos segundos, se ha escaneado todo el conjunto de arriba a abajo. A partir de ahí, simplemente alinee los escaneos en un modelo y expórtelo a otras aplicaciones, como el software CAD/CAM.

"Acabo de exportar el modelo como un archivo OBJ a Geomagic Freeform, lo que es fantástico para hacer el tipo de trabajo de diseño que necesito hacer. Lo uso con un dispositivo háptico, así que justo ahí, bajo mi mano, puedo sentir todas las curvas y ondulaciones propio objeto. Me encanta", dijo Wright.

También utiliza Fusion360, para el diseño de juntas y muchas características personalizadas de cada dispositivo. Aunque el método tradicional de creación de prótesis siempre tendrá su lugar, para LifeNabled, la digitalización en 3D ha abierto una puerta que ha cambiado para siempre tanto su forma de trabajar como la velocidad y flexibilidad de la que disponen.

"Lo bueno de hacer prótesis de esta manera, con Eva y luego con el procesamiento digital, es que puedo hacerlo en cualquier lugar, literalmente. Una vez que el escaneo está hecho, y se hace rápido, puedo incluso sentarme frente al televisor con mi computadora portátil y hacer el resto del trabajo de diseño allí mismo", dijo Wright.

Diseñando una nueva prótesis

"Y lo que esto significa en la clínica es que podemos tener algo para que un paciente salga de allí en sólo una hora."

Sin embargo, eso no significa que todo sea como a él le gustaría. Todavía necesitan técnicos especializados en la fabricación de prótesis, lo que, aunque parezca fácil, es en realidad una profesión exigente. Un año de entrenamiento práctico combinado con un intenso trabajo de campo es el mínimo para ser funcional en prótesis. "Es realmente práctico en este trabajo," dijo Wright, "Hay mucho más que un libro de texto aquí."

Probando una prótesis de antebrazo

Wright y su esposa Meredith han estado viajando a Guatemala dos veces al año y empacando todo lo que pueden llevar en sus maletas y equipaje de mano: Artec Eva, dos impresoras 3D (Filament Innovations), un portátil Alienware de alta potencia, torres de aluminio para patas protésicas, filamentos de plástico para las impresoras 3D (CF PETG, PETG, policarbonato, etc.), rodillas protésicas, pies Niágara, fibra de vidrio para fundición, y mucho más.

A lo largo de los años, han proporcionado más de 400 prótesis a amputados en Guatemala. Muchos de sus pacientes han crecido desde entonces y se encuentran en el umbral de la edad adulta. Una vez sin esperanza y a menudo sintiéndose sin valor y avergonzados o incluso maldecidos, estos mismos jóvenes, hombres y mujeres, están hoy activamente persiguiendo carreras como maestros y doctores, empresarios y trabajadores.

Los planes futuros de LifeNabled incluyen la oferta de cursos de impresión en 3D basados en prótesis acreditadas por la CE, así como la creación de un programa de formación que hará posible que las organizaciones adquieran las habilidades y la experiencia necesarias para poner las prótesis a disposición de los necesitados en todo el mundo. En última instancia, LifeNabled planea ofrecer formación completa y componentes protésicos en todo el mundo, de modo que los amputados puedan recibir prótesis asequibles independientemente de sus ingresos o de la lejanía desde las áreas metropolitanas.