Artec Eva aide à créer des prothèses abordables pour les enfants du Guatemala

Résumé : Une ONG spécialisée dans les prothèses pour enfants cherchait une façon optimale de créer de nouveaux bras, jambes, mains et pieds sur mesure à des coûts très faibles et capables de résister aux conditions difficiles du Guatemala rural. 

L’objectif : Utiliser un scanner 3D portable pour numériser diverses extrémités, traiter les scans, puis créer des modèles 3D de prothèses sur mesure dans Geomagic Freeform et Fusion 360, envoyer ceux-ci à des imprimantes 3D et, enfin, en équiper les patients.

Outils utilisés : Artec Eva, Geomagic Freeform, Fusion 360

Dans un village isolé au cœur de la jungle du nord du Guatemala, non loin des anciennes pyramides mayas, Yari se réveillait, prête à vivre une nouvelle journée. Les bruits des autres enfants en train de partir pour l’école résonnaient de maison en maison. Bientôt, ils parcourraient à pied plusieurs kilomètres de sentiers où s’enchevêtraient des racines ainsi que de routes accidentées jonchées de rochers.

Ils avaient de la chance. La plupart des enfants du village devaient travailler avec leurs parents dans les plantations de café, ou dans les champs de canne à sucre ou de maïs, pour aider leur famille à survivre un mois de plus.

Yari

Yari, elle, n’irait ni au champ ni à l’école : ni aujourd’hui, ni aucun autre jour. Parce que, dans sa petite enfance, Yari avait perdu une jambe à cause d’un cancer. Et, dans son village, comme dans la majeure partie du Guatemala, les enfants handicapés sont confrontés à une vie sombre. Le moment culminant de la journée de Yari avait lieu le soir, lorsque sa mère, épuisée, rentrait du travail et marchait avec elle dehors, où la fillette boitillait sur ses béquilles le long de l’unique chemin de terre du village.

Le reste de sa journée, Yari broyait du maïs et moulait le café, coupait le bois sur le sol à l’aide d’une petite machette rouillée, ou balayait le plancher de leur maison en parpaing aux murs de boue et souvent remplie de fumée.

C’était la seule vie que Yari avait jamais connue. Sa famille gagnant entre 50 et 70 dollars chaque mois et une simple prothèse au-dessus du genou coûtant 15 000 dollars, avoir une nouvelle jambe était un rêve inaccessible pour elle.

Dans une région où le taux de chômage s’élève à 66 %, où la moitié des enfants de moins de 5 ans souffrent de troubles de la croissance dus à la malnutrition, et où l’extrême pauvreté est la norme, les parents de Yari faisaient tout leur possible pour mettre à manger sur la table et vivre jusqu’au prochain été.

Une cuisinière comme on en trouve partout dans le Guatemala rural

Mais, un jour, la famille de Yari a entendu parler de l’hôpital Shalom, un centre médical rural gratuit situé dans la lointaine ville de San Benito. D’après les rumeurs, une nouvelle clinique de prothèses aidait les enfants comme Yari. Ce jour-là, la vie de Yari a changé à jamais.

L’hôpital Shalom

Parcourant plusieurs kilomètres de routes en mauvais état, Yari et ses parents ont effectué le long voyage depuis leur village jusqu’à l’hôpital Shalom. À leur arrivée, ils ont été accueillis sur le seuil de la porte et n’ont pas dû attendre longtemps avant leur entretien et l’examen de Yari. Quelques heures plus tard, la fillette était équipée d’une nouvelle jambe et faisait ses premiers pas.

Yari et Meredith Wright

Depuis ce jour, la vie de Yari est remplie d’espoir. La fillette va désormais à l’école et, lorsqu’elle sera grande, « je veux être institutrice », comme elle le dit elle-même.

Grâce au soutien de sa famille et de toute l’équipe de l’hôpital Shalom, rien ne semble pouvoir l’arrêter.

Yari et sa nouvelle prothèse

Yari et ses parents

L’hôpital Shalom a été créé par deux missionnaires américains, Tim et Doris Spurrier, qui, avec leurs deux enfants, ont pris la voiture et ont roulé depuis l’Ohio vers le sud pendant cinq jours. Une fois arrivée au Guatemala, la famille a su qu’elle avait enfin trouvé « sa maison ». Elle n’est plus repartie depuis. 

Tim et Doris ont finalement décidé d’ouvrir une clinique de prothèses dans leur petit hôpital et, en 2006, ils ont invité Brent Wright, prothésiste-orthésiste certifié, à leur rendre visite. Ce dernier a rapidement organisé la clinique, la première et la seule de ce genre dans tout le Guatemala.

Brent Wright, avec une de ses créations

Des années plus tard, en 2015, afin de répondre au besoin croissant d’aide à la clinique et concrétiser de nouvelles idées pour la création de prothèses accessibles aux nécessiteux dans davantage de pays en développement, Brent Wright et d’autres personnes ont lancé l’ONG LifeNabled.

Mais revenons un instant à 2006. Lors de sa première visite au Guatemala, Brent s’est immédiatement rendu compte que les prothèses onéreuses (entre 5 000 et 100 000 dollars, voire plus) utilisées aux États-Unis étaient non seulement inaccessibles aux Guatémaltèques mais pas assez résistantes pour survivre longtemps dans les conditions extrêmes du Guatemala rural. La chaleur et l’humidité élevées, combinées à un environnement sale et aux chocs répétés, nuisaient à ces appareils destinés à une vie plus douce.

Par conséquent, une fois de retour aux États-Unis, Brent a discuté avec Frank Hodges, propriétaire de SunStone Lab, fabricant centralisé, et, ensemble, ils ont imaginé une nouvelle façon de créer des prothèses qui seraient à la fois abordables, adaptées à chaque patient et suffisamment solides pour supporter le climat guatémaltèque souvent hostile et le mode de vie rural.

Avec le temps, les deux hommes ont amélioré les méthodes et les matériaux utilisés et, aujourd’hui, ils peuvent produire des prothèses sur mesure et durables aux prix suivants : 50 dollars pour un pied, 70 dollars pour un genou, 150 dollars pour une prothèse en dessous du genou, et 300 dollars pour une prothèse au-dessus du genou.

La différence est frappante en ce qui concerne l’impression 3D d’un bras, par exemple : le coût des matériaux traditionnellement utilisés pour fabriquer une prothèse oscille entre 800 et 1 200 dollars, alors que, grâce à l’impression 3D, à laquelle ils ont commencé à avoir recours en 2016, « nous pouvons fabriquer un bras pour environ 4 dollars de frais de matériaux », commente Brent.

Deux créations de LifeNabled

Un de ses rêves est de rendre les prothèses accessibles à tous ceux qui en ont besoin dans le monde entier, en particulier dans les pays défavorisés qui ne comptent qu’un ou deux prothésistes au total.

D’après Brent, le moment est propice à une révolution dans le monde des prothèses. « Cela ne fait que 18 mois que les matériaux d’impression 3D peuvent réellement être utilisés pour fabriquer des prothèses efficaces et durables. »  

Fonctionnel, confortable et élégant

La fabrication de prothèses traditionnelles consiste à utiliser un moule en fibre de verre pour créer un moulage en plâtre du membre touché. Le moulage est ensuite poncé et ajusté, les imperfections supprimées, un peu d’espace est ajouté ou enlevé à certains endroits, etc.

Façonnage d’un moulage en plâtre

Des pieds à coulisse, des règles et d’autres instruments de mesure et de contrôle sont utilisés. Après cette étape, une plaque de copolymère plastique épais est chauffée dans un four jusqu’à ce qu’elle devienne pliable. Elle est ensuite sortie du four et rapidement étendue sur le moulage en plâtre.

Lors de son refroidissement, le plastique est étiré et mis sous vide de façon à épouser exactement la forme du moulage. Il s’agit de l’« emboîture provisoire », qui sera utilisée pour les essayages et les ajustements et servira de base à l’emboîture finale, généralement fabriquée à partir de fibre de carbone ou d’un plastique similaire.

La touche finale

« Cette méthode de fabrication de prothèses nécessite beaucoup de main-d’œuvre », explique Brent.

Nouvelles prothèses prêtes à être essayées

Sa quête d’une meilleure technique l’a conduit au scan 3D et, grâce à l’expertise de Bo Helmrich de Digitize Designs, revendeur certifié Or d’Artec, Brent a découvert Artec Eva, le scanner portable professionnel d’Artec 3D. Utilisé dans une variété de secteurs, de la santé à la rétro-ingénierie, pour numériser des objets en couleur et en haute résolution, Eva a changé la donne pour Brent et la clinique.

Cela ne signifie toutefois pas qu’il s’agissait d’une solution prête à l’emploi. Brent aspire à atteindre la précision la plus élevée dans son travail, particulièrement en ce qui concerne les prothèses les plus difficiles.

Brent, Yari et Meredith

« Le scan 3D est excellent pour numériser la forme mais il n’est pas nécessairement idéal pour numériser la forme sous charge, ou la structure du tissu sous-jacent. Je reste donc convaincu de la nécessité de créer un bon moule », poursuit-il. Mais nous avons développé des techniques pour scanner l’extérieur ou l’intérieur des moules. Ainsi, nous pouvons connaître l’anatomie sous-jacente et le volume réel de du membre sous tension du patient. »

La nouvelle jambe de Carlito

« À chaque fois que vous effectuez un scan direct du patient, vous essayez de deviner où se trouve l’anatomie sous-jacente et quel est le volume réel du membre sous charge... Or, en matière de prothèses, je préférerais ne pas faire d’estimations », déclare Brent au sujet du scan 3D sans contact.

Meredith et Jazmin

« Le scanner Eva est fantastique mais le logiciel Artec Studio est encore meilleur. Après avoir retiré le moule, je le coupe en deux. Je scanne rapidement les deux moitiés à l’aide d’Eva, puis je les rassemble facilement dans Studio pour créer un modèle 3D extrêmement précis. De cette façon, je bénéficie de la précision offerte à la fois par le scan 3D et par le moule du membre sous charge. Le modèle 3D final sera ainsi anatomiquement exact et aura les bonnes dimensions volumiques, ce que ne permet pas un scan sans contact. »

À l’hôpital Shalom, essayage des nouvelles prothèses

« Artec Eva scanne l’intérieur des moules mieux que n’importe quel autre appareil… C’est le seul scanner 3D qui le fait à la perfection », affirme Brent.

Pour atteindre cette étape de la version « scan 3D » du processus, comparée à la méthode traditionnelle longue et nécessitant beaucoup de main-d’œuvre, la séquence entière consiste à réaliser un moule en fibre de verre du membre touché, à l’emballer correctement et à le marquer (pour indiquer les protubérances osseuses, la rotule, les points de pression, etc.), à le laisser sécher 3-4 minutes, puis à le couper et à le préparer pour le scan. 

Le scan est directement réalisé dans Artec Studio, où l’objet scanné apparaît en temps réel. Vous pouvez ainsi voir immédiatement à l’écran qu’en quelques minutes à peine vous avez scanné le moule entier. Ensuite, vous alignez simplement les scans dans un modèle unique, puis exportez celui-ci dans d’autres applications, tel un logiciel de CAO/FAO.

« J’exporte juste le modèle en tant que fichier OBJ dans Geomagic Freeform, qui est excellent pour effectuer le travail de conception et de retouches dont j’ai besoin. Je l’utilise avec un dispositif haptique. De cette façon, je sens directement sous ma main toutes les courbes et les ondulations de l’objet. J’adore », commente Brent.

Il utilise également Fusion 360, pour dessiner les jointures et un grand nombre de caractéristiques propres à chaque appareil. LifeNabled continuera certes à recourir à la méthode de fabrication traditionnelle, mais le scan 3D a changé à jamais la façon dont l’équipe travaille et la rapidité et la flexibilité dont elle bénéficie.

« Ce qui est génial avec Eva et le traitement numérique, c’est que je peux fabriquer des prothèses n’importe où. Une fois le scan effectué, et il l’est rapidement, je peux même m’asseoir devant la télévision avec mon ordinateur et terminer la conception à cet endroit », se réjouit Brent.

Conception d’une nouvelle prothèse

« Cela signifie aussi qu’un patient venu à la clinique peut ressortir équipé d’une prothèse à peine une heure plus tard. »

Tout n’est pas parfait pour autant. L’aide de techniciens spécialisés dans la fabrication de prothèses est nécessaire. Bien que ce métier semble simple, il est en réalité exigeant. Une année de formation pratique et de travail intensif sur le terrain sont un minimum pour être compétent. « L’expérience pratique est cruciale, souligne Brent. Les connaissances théoriques à elles seules ne suffisent pas. »

« Mais ensuite, une fois que ces personnes ont été formées et qu’elles savent ce qu’elles font, il est difficile de les garder car ce genre d’expertise professionnelle est très recherchée. Où qu’ils aillent, que ce soit à l’intérieur du pays ou à l’étranger, ces spécialistes seront très demandés... »

Autrement dit, LifeNabled cherche constamment des bénévoles, locaux ou étrangers. Face au développement de ses activités, la clinique a également grandement besoin de dons et de matériaux provenant d’entreprises ainsi que de particuliers.  

Essayage d’une prothèse d’avant-bras

Depuis 2006, Brent et son épouse Meredith se rendent deux fois par an au Guatemala. Ils emportent avec eux tout ce qu’ils peuvent faire entrer dans leurs bagages : Artec Eva, deux imprimantes 3D (Filament Innovations), un très puissant ordinateur Alienware, des manchons en aluminium pour les prothèses de jambe, des filaments en plastique pour les imprimantes 3D (CF PETG, PETG, polycarbonate, etc.), des prothèses de genou, des prothèses de pied Niagara, de la fibre de verre pour le moulage, et bien d’autres choses encore.

Durant leur voyage de six ou sept jours, aux côtés de l’équipe de la clinique, ils aident entre 40 et 50 patients. Cette aide comprend la fabrication de nouvelles prothèses, les ajustements, les réparations, etc. Au total, entre 30 et 40 nouvelles prothèses sont conçues, produites, fixées aux patients, et quittent la clinique. Le couple laisse des pièces supplémentaires à la clinique pour les petites réparations qui seraient nécessaires.

Au fil des années, ils ont fourni plus de 400 prothèses aux amputés du Guatemala. Beaucoup de leurs patients sont aujourd’hui presque des adultes. Autrefois désespérés et se sentant souvent inutiles, honteux ou même maudits, ces jeunes hommes et femmes mènent désormais des carrières actives de professeurs, de médecins, d’hommes d’affaires et d’ouvriers.

Veronica en route pour le travail

Leurs rêves sont en train de devenir réalité, ce qui n’est pas anodin dans ce pays pauvre rempli de jungles, de volcans et de temples mayas. Ces nouveaux bras et jambes apportent aux patients et à leur famille un nouvel espoir, une estime de soi accrue, et une nouvelle vie.

LifeNabled a pour projet d’offrir des cours d’impression 3D de prothèses ainsi que de créer un programme de formation qui permettra aux entreprises d’acquérir les connaissances et l’expertise nécessaires pour rendre les prothèses accessibles aux nécessiteux dans la région du monde où ils habitent. Enfin, LifeNabled prévoit d’offrir une formation complète et des composants de prothèses dans le monde entier, de sorte que les amputés puissent recevoir des prothèses abordables quels que soient leurs revenus ou la distance qui les sépare des métropoles.

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