Artec 3D y HP contribuyen con la creación de una prótesis impresa en 3D totalmente innovadora.

El reto: Un especialista en prótesis innovadoras necesitaba mediciones 3D milimétricas y rápidas de moldes de muñones de personas con amputación en extremidades inferiores y de otros objetos para poder asegurar un ajuste perfecto de su revolucionaria prótesis Quatro impresa en 3D.

La solución: Artec Eva, Artec Studio, Geomagic Freeform, HP Jet Fusion 4200

Los resultados: Con el escáner 3D de mano Artec Eva, se pueden escanear en cuestión de minutos el muñón, los moldes y los encajes del paciente en 3D a color submilimétrico. Luego, los escaneos se procesan en el software Artec Studio, y en unos 30 minutos o una hora, se exportan a Geomagic Freeform, donde se crea la prótesis Quatro personalizada, usando los escaneos de Artec Eva como modelos de referencia.

Escaneo 3D de la prótesis Quatro de Rustin Hughes con Artec Eva

Cuando perdió su pierna derecha por un grave coágulo de sangre, Rustin Hughes, veterano de guerra americano, convertido en luchador de MMA, no se quedó de brazos cruzados.

Un día tras otro, acudió a sus agotadoras sesiones de rehabilitación en el hospital de veteranos. En poco tiempo pudo dejar la silla de ruedas y se levantó con las dos piernas, una de ellas protésica.

Aunque, según Hughes, este primer dispositivo "era terrible, era como llevar una garrafa de 25 litros en vez de una pierna".

La típica pierna artificial de tamaño estándar, frecuente en amputados de todo el mundo, nunca se llegó a ajustar bien, y además se iba aflojando, ya que el muñón de Hughes disminuía de volumen a lo largo del día.

Esto implicaba tener que quitar y poner la pierna varias veces al día, y en ocasiones tener que poner uno o dos calcetines en el hueco para conseguir un ajuste temporal.

En definitiva, perder 10 minutos... Por lo que Hughes no podía participar en sus competiciones, en las que los descansos entre sesiones son de apenas un minuto.

Tocado, pero no hundido

Para un amputado, sobre todo uno con unas exigencias físicas tan estrictas, tener una prótesis suelta no sólo era incómodo, sino también un peligro para su integridad. En varias ocasiones, al caminar por la calle, se le soltó la nueva pierna y se le cayó.

Agobiado por la frustración y el dolor, Hughes lo tenía difícil, pero se negaba a rendirse.

Seguía buscando un experto que no ofreciera soluciones simples y prefabricadas. Fue entonces cuando conoció a Joe Johnson, director general de Quorum Prosthetics, en Windsor, Colorado.

Joe Johnson (izq.) y Rustin Hughes con la nueva Quatro y el forro

Como dice Hughes, "Joe también es un amputado, así que sabía perfectamente por lo que estaba pasando, cómo expresarlo y cómo ayudarme a conseguir lo que quería".

Ese mismo día, Johnson y su equipo de Quorum hicieron una prueba para Hughes. "Lo dejaron todo para ayudarme", recuerda Hughes.

Unos días después, cuando se puso su primera prótesis de fibra de carbono Quorum Quatro, “El cambio fue enorme.” dice Hughes, “Sentí la pierna nueva como una extensión natural de mi cuerpo, y el ajuste era perfecto. Desde ese momento, me siento cómodo.”

De nuevo control, gracias a Quatro

Aunque algunos diseños ofrecen la estabilización ósea necesaria para competir al máximo nivel, sólo la Quatro lo combina con la compresión longitudinal. Así, el usuario puede disfrutar de un encaje fuerte y seguro, y a la vez puede ajustar el tamaño para adaptarse a los cambios de volumen de la extremidad.

La Quatro es un acople más resistente, ligero, elegante y totalmente ajustable que puede ponerse en apenas veinte segundos y ajustarse fácilmente a lo largo del día, lo que lo convierte en una solución perfecta para los atletas de competición, así como para personas activas de todas las edades.

Hughes ajustando el acople de su Quatro

Todas las Quatro son totalmente personalizables según las necesidades del paciente, con opciones de accesorios, diseño y colores, y su precio es parecido al de otras prótesis conocidas del mercado.

Esto ha hecho que cada vez más pacientes de todo el país prefieran la Quatro, y por una razón de peso: recuperar la movilidad.

“Antes no tenía el contro. Ahora, simplemente el hecho de poder apretar el acople en cualquier momento y mantener ese ajuste es algo increíble, porque vuelvo a tener el control, donde y cuando lo necesite.”

Entrenamiento con guantes de boxeo de Rustin Hughes y Joe Johnson de Quorum

“El ajuste lo es todo”

Sin embargo, para lograr ese ajuste ideal es necesario que el dispositivo de cada paciente se fabrique de forma individualizada.

Según el ingeniero de I+D y director de Quorum Prosthetics, Sean McClure, “El ajuste lo es todo, así como poder mantener ese ajuste óptimo todo el día, sin importar la actividad, ya sea pausada o intensa. La forma de conseguir ese ajuste es mediante el escaneo 3D con nuestro Artec Eva.”

Antes de encontrar el Eva, el proceso tradicional que usaba Quorum consistía en moldear el muñón del paciente con yeso.

Según McClure, "era un proceso engorroso y que llevaba mucho tiempo, además de que no dejaba una buena impresión en nuestros pacientes. El proceso completo requería de más de ocho horas, así como mucho material y herramientas."

Captura de pantalla de Artec Studio con un molde de muñón escaneado con Eva

Al no estar satisfechos con los resultados, hicieron un primer acercamiento al mundo de escaneo 3D. Tras probar varios escáneres 3D baratos, quedaron muy decepcionados.

Tanto la precisión como la resolución de los datos capturados estaban muy por debajo de los requisitos de Quorum, y los dispositivos tampoco escaneaban correctamente el interior de los moldes de escayola y el acople.

“Por mucho que lo intentamos, no conseguíamos cambiar y limpiar los datos para obtener un archivo digital de mejor calidad para importarlo a CAD y diseñar y modelar un producto final que se ajustara bien y funcionara", dice McClure.

Encontrar el mejor escáner 3D

Cuando Joe Johnson comentó los problemas del equipo con el Dr. Cory Christiansen del Centro Médico Anschutz, de la Universidad de California, este les recomendó que se pusieran en contacto con el socio certificado Gold de Artec, Reality 3D, en Denver, cuyos especialistas tienen años de experiencia en ortopedia, prótesis y otras aplicaciones relacionadas con la medicina.

Poco después, Johnson y McClure se reunieron con Matt Filkins, de Reality 3D, quien les presentó al Artec Eva.

El Artec Eva

Desde hace años, el Artec Eva ha sido la opción preferida por protésicos y otros profesionales de la salud, y por buenas razones. Una y otra vez, Eva ha demostrado su capacidad para capturar superficies de todo tipo, especialmente las del cuerpo humano, con una precisión submilimétrica y gran facilidad de uso que satisface tanto a principiantes como a expertos.

Aunque en un principio dudaba por el precio del escáner, a los pocos minutos de la demostración, McClure entendió que, al optimizar su flujo de trabajo gracias al Eva, también se reducirían considerablemente sus costes de material, y que el dispositivo quedaría amortizado en dos meses.

Así pues, siguieron adelante con la compra y no miraron atrás.

Captura de pantalla de Artec Studio de un acople sobre molde escaneado con Eva

Los resultados han sido simplemente espectaculares: "El tiempo necesario para crear cada Quatro se ha reducido hasta en un 75% gracias a la digitalización e impresión en 3D".

"Si tenemos en cuenta el tiempo y los materiales que nos hemos ahorrado, por no mencionar que estamos expandiendo nuestro mercado más que nunca, ya hemos amortizado de sobra este aumento en la tecnología", afirma McClure.

Con Artec Eva se ahorran horas de trabajo en cada proyecto

“Con Eva, podemos hacer todo un escaneo en cuestión de minutos, antes, para crear un molde de escayola se necesitaban horas.”

“A medida que vayamos mejorando los métodos y conocimientos, esperamos reducir aún más el tiempo. Los escaneos son de una precisión increíble, lo que nos permite usar los modelos 3D de Eva para el análisis de elementos finitos (FEA).”

Captura de pantalla de Artec Studio de un escaneo realizado con Eva del Quatro de Rustin

El tiempo necesario varía de un paciente a otro, y también depende de los objetos que se escaneen: un molde existente, un acople, el propio muñón, etc.

Por lo general, se tarda entre 30 minutos y una hora desde que se inicia el escaneo hasta que se procesa en Artec Studio software, y luego se exporta como archivo STL a Geomagic Freeform.

Creación digital del Quatro en Geomagic Freeform

En Freeform, se juntan todos los modelos STL del proyecto. Dichos modelos abarcan los escaneos del molde del muñón del paciente, el acople existente, el acople de diagnóstico y cualquier otro componente esencial necesario para una Quatro.

En esta fase es donde la precisión submilimétrica de los escaneos del Eva resulta más crucial, ya que estos modelos se utilizarán como guías de referencia para crear los distintos elementos estructurales del dispositivo antes de colocarlos en sus respectivas ubicaciones.

Las cuatro zonas de compresión ajustables de Quatro se encuentran en cuatro módulos que se alinean fácilmente con el acople en las posiciones exactas especificadas por el diseñador.

Captura de pantalla de Geomagic Freeform del diseño de Quatro

Los tamaños y formas de los módulos son personalizables, dependiendo de las dimensiones del muñón del paciente, así como del tipo de compresión y de la necesidad de ajuste.

Los módulos se modelan cuidadosamente con las herramientas CAD disponibles en Freeform. Tras este paso, después de imprimir en 3D todos los componentes (en una HP Jet Fusion 4200), el acople completo puede montarse en tan solo 15 minutos.

“Ahora mismo, tardamos unas dos semanas desde el escaneo hasta que la Quatro está lista para el paciente. A medida que perfeccionemos el proceso, esperamos reducirlo a unos días", afirma McClure.

Más duradera, más cómoda, mejor

Aunque la Quatro es relativamente nueva en el mercado, los primeros estudios y opiniones han demostrado que es considerablemente más duradera y tiene mayor vida útil que los dispositivos tradicionales de su categoría.

La última Quatro de Hughes en acción

Al poder ajustarse cómodamente a lo largo del día mediante un sistema de controles de fácil acceso en el dispositivo, los pacientes tienen un control total de comodidad y estabilidad.

Esto, junto con la mayor resistencia y ligereza de las piezas impresas en 3D, permite que los pacientes lleven el acople durante muchos años.

¡Hasta el infinito, y más allá!

Sin embargo, las ventajas que ofrece Quorum no se limitan a las que ahora ofrecen a sus numerosos clientes. “Nuestro Eva nos ha permitido ampliar nuestro mercado mucho más allá de Colorado. Hoy en día, ya no necesitamos tener a un protésico y a un técnico de Quorum en un cuarto con el paciente” dice McClure.

“Cualquier empresa de cualquier parte del mundo, gracias a la tecnología de escaneo 3D, puede mandarnos un modelo para su diseño e impresión. Así, podemos desarrollar nuestra actividad únicamente como fabricantes y extender esta tecnología por todo el mundo.”

En cuanto a Hughes, con su Quatro perfectamente ajustada, está más activo que nunca, compitiendo en el ring o dirigiendo su ONG (B-BOLD), donde enseña artes marciales adaptadas, sin contacto, exclusivamente a personas con diversidad funcional de todas las edades.

Rustin Hughes (L) con una de sus clases de boxeo adaptado

El escaneo 3D, cada vez es más necesario en ortopedia y prótesis

Matt Filkins, de Reality 3D, explica el potencial que tiene esta tecnología en el sector de la ortopedia y la prótesis: "Si nos fijamos en el sistema hospitalario de la Administración de Veteranos y en su base de pacientes como ejemplo de la creciente demanda existente, podemos ver a miles de veteranos de edad avanzada, entre los que se encuentran los amputados, que necesitan cuidados para el resto de sus vidas".

“El escaneo y la impresión 3D ofrece a los profesionales de la ortopedia y prótesis lo que no pueden los métodos de fabricación tradicionales: mayor precisión y comodidad para el paciente, bajos costes de material y mano de obra, menos visitas a la consulta, posibilidades de diseño exclusivas y mucho más.”

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