파리의 병원, 품질 관리를 위해 Artec Space Spider를 사용하여 의료 기기를 3D 프린트하다

작년 말 중국 우한에서 기이한 폐렴과 같은 질병으로 알려진 COVID-19의 첫 번째 사례가 발생했을 때, 우리 대부분은 우리가 알고 있던 세계를 변화시키려는 전염병에 대해 거의 모르고 있었습니다. 2020년 1월까지 중국에서 40명 이상의 사람들이 감염되었고 코로나바이러스(Coronavirus) 또는 COVID-19라는 이름이 지정되었습니다. 앞으로 몇 개월 동안 전 세계적으로 유행하는 전염병으로 인해 현지 및 국제 여행과 사업이 중단되고, 광범위한 격리가 시행될 것이며, 대부분 세계에서 필수 서비스만 허용될 것입니다.

격리 해제를 준비하는 환자에게 3D 프린트된 의료 기기 제공. (사진 제공: Roman Khonsari 박사/Instagram)

2020년 4월 중순 현재 전 세계적으로 거의 70만 건의 회복과 20만 건의 사망과 함께 250만 건 이상의 사례가 보고되었습니다. 프랑스에서는 4월 중순 현재 2만 건 이상의 사망과 4만 건 이상의 회복과 함께 16만 8천 건 이상의 사례가 보고되었습니다. 프랑스는 이제 발병이 처음 시작된 중국보다 더 많은 4번째로 사례가 많은 국가가 되었습니다.

전 세계 국가, 특히 감염 발생 수가 증가하고 병상이 모자란 국가에서는 다른 필수 서비스보다 의료 서비스가 중요했습니다. 의료 인력은 시간, 감염 발생 수, 에너지 및 자원 모두에서 무리하게 될 것입니다.

파리 병원 당국 APHP(Assistance Publique–Hôpitaux de Paris)와 함께 파리의 외과 의사 Roman Khonsari 박사가 이끄는 새로운 이니셔티브인 Covid3D.org가 파리 대학과 명품 그룹 Kering의 자금 지원을 받아 이 이니셔티브의 중추를 형성하는 3D 기술로 구체화되었습니다. 이 작업은 대규모 작업이어야 했고 정확하고 신속하게 작동해야 했습니다.

계획: 의료 장비를 신속하고 저렴하게 주문형으로 디자인 및 프린트할 수 있는 파리에서의 3D 프린트 작업 준비. 과제: 처음부터 그리고 미지의 바다에서 시작.

그와 더불어 전 세계적으로 증가하는 감염 수와 공장 폐쇄로 인해 시간이 절대적으로 중요했습니다. Covid3D는 50명의 의사, 엔지니어, 개발자, 기업가 및 공공 및 민간 부문 구성원의 지원과 동원으로 단 10일 만에 출발하였습니다.

Khonsari 박사는“전 세계적으로 유행하는 동안 3D 프린트 의료 기기에 대한 교과서는 없습니다. 그리고 이것은 우리가 일반적으로 할 수 없었던 일인 대량의 법률 업무와 관련된 큰 도전이며, 이제 의료용품을 프린트할 목적으로 새로운 프레임워크를 만들고 있었습니다”라고 말합니다.

Khonsari 박사는 파리의 병원에 의료용품이 부족한 것은 아니라고 설명합니다. 미국과 중국과 같은 제조 허브가 운영 속도를 늦추거나 국내용으로 계속 생산함에 따라 COVID-19 사례가 요구하는 것 이상으로 의료용품이 필요했습니다. 밸브, 삽관 장비, 인공 호흡기, 주사기 펌프, 마스크 및 의료 커넥터 등이 매우 중요한 물품입니다.

일반적으로 미국에서 수입되어 지금 공급이 부족한 이 장치는 심장 수술 중에 봉합용 실을 고정하는 데 사용됩니다.

여기서 기억해야 할 것은 프린트 및 스캔 중인 물품이 반드시 복잡할 필요는 없다는 것입니다. Khonsari 박사는 이어 “우리는 여기서 우주선 부품을 만드는 것이 아닙니다! 그러나 의료용이므로 최고 수준의 품질, 정확성 및 안전성이 필요합니다”라고 말합니다.

1mm 미만의 정밀도를 보장하기 위해 Artec Space Spider를 작업에 투입하였습니다. 소형 물체를 일관된 정확성과 복잡한 디테일로 고해상도로 캡처 할 수 있도록 제작된 휴대용 3D 스캐너인 Artec Space Spider는 부품, 열쇠, 컴퓨터 부품 또는 이번 경우에 있어 특정 의료 기기를 성형하는 데 이상적입니다. Space Spider는 청색광 기술을 사용하여 동전의 작은 디테일에서 사람의 귀의 구석구석에 이르기까지 아무리 날카롭거나 얇아도 가장자리를 놓치지 않습니다.

Covid3D 팀에게 가장 큰 과제는 법적 규제입니다. Khonsari 박사는 "그것은 우리를 녹초로 만들고 있었습니다. 우리는 하루 종일 밤낮으로 우리가 프린트한 것의 품질을 위해 일하고 있었습니다"라고 말합니다. 상황의 긴급함을 고려할 때, 이 프린트를 허용하는 법률이 신속하게 처리되었으며 오늘날 Covid-19 팀은 엄격한 프로토콜을 준수하는 조건에 따라 필요한 규정을 마련했습니다.

Khonsari 박사는“먼저 우리는 물품이 부족하고 다른 제품이 동일한 요구를 충족시킬 수 없음을 증명해야 합니다”라고 설명합니다. 실제로 부족한 것이 확인되면, 물품이 만족스러운 표준에 따라 프린트되도록 보장할 뿐만 아니라 손상 없이 세척 및 품질 관리를 견딜 수 있도록 프로토콜이 엄격하게 시행되는 상태에서 물품의 프린트가 허용됩니다. 의료 세척 방법에는 오래 가지 않게 제작된 물품을 손상할 수 있는 엄격한 방법으로 멸균 및 소독하는 방법이 있습니다.

3D 프린팅 공장은 병원 근처에 설치되었으며 연중무휴 운영됩니다. (사진 제공: Stratasys 3D 프린팅)

단 3주 만에 코친 병원(Cochin Hospital) 옆에 있는 역사적인 건물인 포르 르와이얄 수도원(Port-Royal Abbey)에 완전히 새로운 시스템이 설치되었습니다. 여기에서 60대의 3D 프린터가 24시간 내내 다양한 형태의 의료 장비를 생산하고 5명의 엔지니어로 구성된 감독 팀이 교대로 근무하고 있습니다. 프린트된 물품은 100개 묶음으로 나뉩니다. 각 묶음에 대해 Artec Space Spider로 3D 스캔하여 품질을 확인합니다.

프린트할 디자인은 기존 장비의 스캔에서 조정하거나 엔지니어가 처음부터 다시 그립니다. 스캔을 통해 새로 프린트된 물품과 더 전통적으로 제작한 이전 물품을 비교할 수 있습니다. 데이터 비교에는 산업 데이터를 전문으로 하는 응용 프로그램인 Avizo와 같은 범용 소프트웨어를 사용합니다.

스캔에서 새 물품이 요구 사항을 충족하고 각 물품의 주요 특성이 유지된다는 것이 확인되면 묶음은 품질 관리 테스트를 통과하게 됩니다. 요구 사항을 충족 못 하면 전체 묶음이 불합격 처리됩니다.  내부 튜브의 정확도가 필요한 장비의 경우 CT 스캔을 Space Spider와 병행하여 사용합니다.

응급 의료 기기의 묶음 모니터링은 품질 관리에 사용됩니다. (사진 제공: Roman Khonsari 박사/Instagram)

이제 법정 장애물을 넘고 프로토콜을 마련한 상태에서 팀은 작업을 계속할 수 있다고 확신하며 미래에 대해 대비도 하고 있습니다. 또한 프린트는 저렴하고 대량으로 작업할 수 있기 때문에 긴급 상황을 처리하는 새로운 방법이 되었습니다.

Artec 3D의 공식 파트너인 CADvision의 Sélim Amrani는 3D 기술이 신속하게 답변을 제공할 수 있지만 품질은 여전히 중요하다고 말합니다. "처음 2개월 동안 우리가 본 것은 바이저 또는 밸브를 프린트하여 도움을 주려는 많은 회사였습니다. 그러나 그런 종류의 부품을 프린트하는 것은 쉽지 않습니다. 우리는 매우 구체적인 표준을 존중해야합니다”라고 말합니다. 이를 염두에두고 품질 관리 3D 스캔이 주목을 받습니다.

Amrani는 “CADvision은 물론 이러한 부품을 제작하면서 솔루션을 찾는 데 일부를 담당하게 되어 기쁩니다”라고 덧붙입니다.

Khonsari에게 이것은 시작일 뿐입니다. 그는 “앞으로 비슷한 3D 프린팅 솔루션을 전쟁 지역이나 다른 전염병에 직면하여 구축할 수 있습니다”라고 말합니다. 이미 프랑스와 유럽 외 다른 지역의 조직 그리고 멀리 멕시코 및 아프리카의 국가들이 이 팀에 연락했습니다.

그러나 프랑스에서 COVID-19 감염 수가 줄어들고 점점 더 많은 환자가 집중 치료에서 사후 집중 치료로 옮겨가고 있음에도 불구하고 Khonsari 박사는 3D 프린트한 환기 마스크가 그 단계에 대해 준비되어 있으며 팀이 준비되어 있다고 덧붙였습니다.

khonsari 박사 팀은 프랑스에서 일상생활에 대한 제한이 완화됨에 따라 이미 가까운 시일 내에 감염 사례들이 다시 발생할 것으로 예상하고 있습니다. Khonsari 박사는 “적어도 의학적으로 필요한 것은 병원이 의지할 수 있는 충분한 생산 능력이 있습니다. 우리는 두 번째 물결이 발생할 경우에 대비하고 있습니다”라고 말합니다.