Creare le migliori ortesi e protesi con Artec Eva e Spider

Riepilogo: uno specialista di ortesi e protesi aveva bisogno di trovare la migliore soluzione di scansione 3D per realizzare prodotti O&P di precisione più velocemente, riducendo i costi di produzione complessivi.

Obiettivo: utilizzare uno scanner 3D a colori  professionale per acquisire digitalmente braccia, gambe o altre parti del corpo in 2-5 minuti, modificare, convertire in modelli 3D e fresare/stampare in 3D come ortesi e protesi personalizzate.

Strumenti utilizzati: Artec Eva, Artec Space Spider

Uno specialista di ortesi e protesi aveva bisogno di trovare la migliore soluzione di scansione 3D per realizzare prodotti O&P di precisione più velocemente, riducendo i costi di produzione complessivi.

Il giro di affari globale di prodotti ortetici e protesici (O&P) è stato stimato intorno agli 8,15 miliardi di dollari nel 2017. Questo numero è in aumento in tutto il mondo ogni anno, a causa dell'invecchiamento della popolazione, dell'aumento degli infortuni legati a sport e fitness, nonché a un crescente volume di amputazioni e tumori ossei correlati al diabete. Entro il 2050, il numero di persone di 60 anni e oltre dovrebbe raddoppiare, salendo da 962 milioni nel 2017 a 2,1 miliardi nel 2050.

Con l'aumento della domanda di prodotti O&P, i piani medici governativi e le compagnie assicurative stanno rivolgendo sempre più attenzione a questo tipo di prodotti. Per gli specialisti O&P questo si traduce nella sfida di fornire soluzioni non solo molto necessarie, ma anche spesso non disponibili in negozio.

Una di queste compagnie O&P è Hagen Orthotics & Prosthetics di Willmar, Minnesota. Il proprietario, Warren Hagen, veterano di guerra e ortopedista certificato, si è posto come obiettivo quello di fornire le migliori soluzioni O&P ai suoi pazienti. Warren crede che la tecnologia abbia un ruolo cruciale in questa missione, perché non è detto che la tecnologia considerata per molti anni come la norma sia sempre la soluzione migliore. Di giorno in giorno, con il suo stretto coinvolgimento in ogni aspetto del suo lavoro, è sempre alla ricerca di modi per rendere i propri prodotti e servizi migliori rispetto al giorno precedente.

Il che ci porta alla scansione 3D. Quello che sarebbe stato solo il sogno di un appassionato di fantascienza pochi anni fa è diventato oggi una realtà. I suoi pazienti si siedono, si rilassano e le loro gambe, piedi, braccia o altre parti del corpo vengono scansionate con uno scanner 3D portatile. L’operazione di solito richiede solo 2 o 5 minuti. Quindi queste scansioni vengono convertite in modelli 3D destinati a una stampante 3D o a un router specializzato che "scolpisce" le ortesi in schiuma EVA e altri materiali. Tutto il processo si svolge direttamente in ufficio. E i livelli di precisione, risparmio dei costi e qualità dei prodotti sono stati notevoli.

"Con tutti i passaggi, dalla scansione fino all'utilizzo del router, il risparmio di tempo è pari ad almeno il 30%", ha affermato Warren Hagen, "e nel lungo periodo i risparmi totali sono stati ben oltre il 30%."

Ma non è sempre stato così. Hanno usato vari scanner 3D nel corso degli anni, come Amfit, ma dopo un'attenta ricerca, hanno finalmente optato per Artec Eva e Spider, due scanner 3D a colori professionali ben noti per il loro uso nel campo medico e scientifico e in altri settori. Entrambi gli scanner utilizzano la luce strutturata al 100% sicura, rendendoli perfetti per il settore medico, per tecnici e pazienti. Eva è stata acquistata dal rivenditore certificato Gold Laser Design e Spider del rivenditore Rapidscan 3D.

"Ciascuno dei nostri scanner Artec ci fornisce la capacità di produrre modelli incredibili con cui lavorare", ha affermato Hagen, "Eva è il migliore per lavorare con parti del corpo più grandi, e Space Spider è perfetto per i modelli da stampare, e i progetti più piccoli e più dettagliati”.

Quando si progettavano prodotti O&P in passato, prima dell'avvento della scansione 3D, bisognava usare gesso e fibra di vetro per creare i calchi per i pazienti. Queste tecnologie rimangono certamente un'opzione, in caso siano necessarie, ma sono scomode e richiedono molto tempo, uno stampo in gesso richiede in media dal 200% al 500% del tempo necessario per eseguire una scansione 3D digitale precisa (2-5 minuti per un scansione, contro gli 11 minuti del calco). Anche i risparmi sui costi sono impressionanti, in media un calco costa più di $50 in materiali, per non parlare dei costi di manodopera associati alla sua creazione. Invece il costo di una scansione 3D è appena una manciata di dollari in confronto.

"Molti dei nostri pazienti sono anziani, e dover sedere fermi mentre si fa il calco non è molto comodo per loro", ha detto Hagen, "ed è questo il maggiore vantaggio di Eva e Space Spider... stare seduti e fermi solo per un paio di minuti fa una grande differenza a livello di comfort."

Il passo da "soddisfatto" a "entusiasta" è stato breve per i nostri clienti in questi ultimi anni. Hagen ha spiegato: "I nostri pazienti capiscono subito che questo servizio non è qualcosa che possono acquistare ovunque. È un prodotto personalizzato progettato esattamente per loro, creato per adattarsi perfettamente alla loro anatomia e al loro stile di vita, e che durerà a lungo. La mobilità è molto importante, soprattutto quando invecchiamo. E noi possiamo restituirla, con vero comfort. Lo raccontano perfino ai loro amici e familiari."

L'attuale processo di lavoro è come segue: il paziente entra e viene valutato, il che implica un esame fisico, un dialogo, un esame della storia del paziente e così via; quindi il braccio o la gamba o qualsiasi altra parte del corpo del paziente vengono scansionati con Eva o Space Spider, dove le scansioni vengono eseguite direttamente in Artec Studio, dove le scansioni vengono unite e trasformate in un modello 3D. Per esempio, nel caso di una scansione di un piede, il modello viene inviato come file STL a Fitfoot360 (un programma di progettazione di ortesi personalizzato) o a Meshmixer per altre parti del corpo (gamba, braccio, ecc.) e dopodiché il modello 3D viene inviato nel software Aspire per preparare il modello 3D per la fresatura, che avverrà in un router Freedom.

Il modello 3D finale può anche essere inviato a Simplify, per la stampa 3D. Nel caso di un'ortesi, dopo l'intaglio, la copertura superiore viene incollata e il prodotto finito viene portato al paziente per il montaggio. In termini di stampa 3D, Hagen crea anche bretelle ortopediche per gambe, polsi, piedi e mani.

"Il livello di precisione di cui stiamo parlando è imbattibile e il fatto che possiamo garantirlo ogni volta, senza dubbio, è qualcosa che non passa inosservato", ha detto Hagen, "E la scansione con Eva e Space Spider è facile come contare fino a 3, mentre guardi la scansione sullo schermo del computer in Artec Studio, sai esattamente che sta andando tutto per il verso giusto, dato che puoi sorvegliare il processo in tempo reale."

Stanno utilizzando Eva e Space Spider anche per un processo che hanno chiamato "Shell Offset", che consiste nella scansione della parte specifica del corpo, come un braccio o una gamba, e quindi l'invio del modello 3D a un programma come Meshmixer. Ad esempio, se un paziente ha rotto il suo braccio destro, il suo braccio sinistro viene scansionato con Eva (lo Space Spider viene usato solo per le parti del corpo più piccole). Nel software l'arto viene quindi "ribaltato" per dargli l'aspetto del braccio destro del paziente. Questo crea una perfetta simmetria di entrambe le braccia.

Quindi il modello 3D del nuovo braccio viene modificato per rimuovere eventuali difetti o per aggiungere dettagli nelle aree ossee o vicino alle articolazioni. Lo facciamo per aggiungere punti di comfort al tutore dopo la stampa. Dopodiché, creiamo un "guscio" facendo una copia digitale del braccio e aumentando la dimensione dell'offset per ottenere lo spessore desiderato. La dimensione dell'arto digitale 3D viene ingrandita sulle coordinate x, y e z. Quindi sia l'arto modificato che la copertura vengono selezionati nel software, per creare il "guscio" usando il comando di modifica Boolean Difference in Meshmixer.

"È così che otteniamo una copertura perfetta", Ha detto Hagen, "Ci occupiamo anche di rinforzare certe aree del tutore per evitare la rottura, e usiamo anche il software per tagliare altre aree in modo che il paziente possa rimuoverlo più facilmente. Quindi inviamo il tutore alla nostra stampante 3D. ”

"I nostri tutori sono progettati per durare molti mesi se non addirittura anni, a seconda dell'uso del paziente, del design del tutore e dei materiali utilizzati." Hagen Orthotics and Prosthetics utilizza la più alta qualità di materiali come EVA, MDF e vari materiali plastici come PETG, PLA, Copolymer, polipropilene e PCTPE. “ Ovviamente una nonna e un giocatore di football di 100 chili avranno bisogno di diversi tipi di tutori, e siamo felici di poter dire che possiamo dare loro, o a chiunque altro, esattamente ciò di cui hanno bisogno, ogni volta."

AFO (ortesi del piede caviglia) stampata in 3D di Warren Hagen con Artec Spider

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