Artec Eva aide à créer des prothèses imprimées en 3D et peu coûteuses au Guatemala

Résumé : Une ONG spécialisée dans les prothèses pour enfants cherchait un moyen peu coûteux mais efficace de créer des prothèses pour ses patients, dont une jeune femme ayant perdu son avant-bras. 

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

Outils utilisés : Artec Eva, Geomagic Freeform, Fusion 360

Une violation de domicile brutale a privé Veronica de la partie inférieure de son bras droit. Après un séjour de six semaines à l’hôpital, elle a découvert, grâce à une amie, la clinique rurale de prothèses de LifeNabled, à l’hôpital Shalom de San Benito, au Guatemala. Lors de sa visite, les médecins lui ont expliqué ce qu’ils pouvaient faire pour l’aider, ce à quoi elle devait s’attendre, le temps que cela prendrait, et comment sa vie était sur le point de s’améliorer.

L’hôpital Shalom

L’équipe s’est immédiatement mise au travail. Elle a d’abord fabriqué un moulage en fibre de verre du membre résiduel, puis scanné l’intérieur du moulage à l’aide du scanner 3D couleur portable Artec Eva (le processus ainsi que celui de conception sont décrits en détail ci-dessous), après quoi le nouveau bras 3D de Veronica a été imprimé et préparé. Quelques heures plus tard, la jeune femme l’essayait déjà. Sa vie n’a plus jamais été la même depuis.     

Aujourd’hui, Veronica travaille et étudie la théologie dans une université locale. Après sa convalescence et la pose de son nouveau bras à la clinique de LifeNabled, elle a suivi des cours de cuisine pendant six mois.

Veronica en route pour le travail

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

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. Après son arrivée, 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

Le scan et l’impression 3D ont véritablement changé la donne pour Brent et son équipe de bénévoles, sans oublier les nombreux patients de la clinique : le coût des matériaux traditionnellement utilisés pour fabriquer une prothèse de bras oscille entre 800 et 1 200 dollars, alors que, grâce à l’impression 3D, « nous pouvons fabriquer un bras pour environ 4 dollars de frais de matériaux », commente Brent.

Un de ses rêves est de rendre ces prothèses accessibles à tous ceux qui en ont besoin à travers le monde, en particulier dans les régions défavorisées qui ne comptent qu’un ou deux prothésistes pour tout le pays. 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. » 

Sa quête d’une meilleure technique l’a finalement conduit au scan 3D, et à Artec Eva, scanner portable professionnel d’Artec 3D. Utilisé dans une variété de secteurs, de la santé à la rétro-ingénierie, pour numériser des objets en 3D couleur de haute résolution, Eva a été révolutionnaire pour Brent et la clinique.

Cela ne signifie pas pour autant 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.

« 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 moulage, poursuit-il. Nous développons toutefois des techniques pour scanner l’extérieur ou l’intérieur des moulages. Ainsi, nous pouvons connaître l’anatomie sous-jacente et le volume réel du membre sous tension du patient. »

« 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.

« Le scanner Eva est fantastique mais le logiciel Artec Studio est encore meilleur. Après avoir retiré le moulage, 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 moulage 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 moulages mieux que n’importe quel autre appareil… C’est le seul scanner 3D qui le fait à la perfection », affirme Brent.

Avant d’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 moulage 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 secondes à peine vous avez scanné le moulage 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. La méthode traditionnelle de fabrication de prothèses aura certes toujours une place chez LifeNabled, mais le scan 3D a changé à jamais la façon dont l’équipe travaille ainsi que la rapidité et la flexibilité dont elle bénéficie.

« Ce qui est génial avec cette méthode de fabrication de prothèses, avec Eva et le traitement numérique, c’est que je peux travailler n’importe où. Une fois le scan effectué, et il l’est rapidement, je peux même m’asseoir avec mon ordinateur devant la télévision et y terminer la conception », se réjouit Brent.

Conception d’une nouvelle prothèse

« Cela signifie aussi qu’un patient peut ressortir équipé d’une prothèse une heure à peine après son arrivée à la clinique. »

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

Essayage d’une prothèse d’avant-bras

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 ordinateur Alienware très puissant, 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.

Au fil des années, ils ont fourni plus de 400 prothèses aux amputés du Guatemala. Beaucoup de leurs patients sont aujourd’hui au seuil de l’âge adulte. Autrefois désespérés et se sentant souvent inutiles, honteux, voire maudits, ces jeunes hommes et femmes mènent désormais des carrières actives de professeurs, de médecins, d’entrepreneurs et d’ouvriers.

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 zones métropolitaines.

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