Artec Eva, 과테말라 어린이를 위한 저렴한 보철물 제작에 도움을 주다

15/05/2019

어린이를 위한 보철물 전문 비영리 단체는 매우 저렴한 비용에 과테말라 시골의 혹독한 조건을 견딜 수 있는 새롭고 개인에 맞춰 설계된 팔, 다리, 손, 발을 만드는 최적의 방법을 모색했습니다.

고대 마야 피라미드에서 그리 멀지 않은 북쪽 과테말라의 정글에 있는 외딴 마을에서 Yari는 새로운 날을 맞이하고 있었습니다. 학교에 가는 다른 아이들의 소리가 집에서 집으로 울려 퍼졌습니다. 이 어린이들은 곧 뿌리와 덩굴로 얽혀있는 험한 돌멩이로 뒤덮인 도로와 좁은 길을 몇 마일이나 걸을 것입니다.

이 어린이들은 운이 좋은 어린이들이었습니다. 마을의 아이들 대부분은 가족이 또 한 달을 살기 위해 커피 농장이나 사탕수수 또는 옥수수밭에서 일하러 부모와 함께 가야 했습니다.

Yari

그러나 Yari의 하루에는 언제나 들판이나 학교가 없습니다. Yari는 어린 나이에 암에 걸린 다리를 잃었기 때문에 그리고 과테말라 대부분에서와 마찬가지로 그녀의 마을에서도 장애 아동은 암울한 삶을 삽니다. 그녀의 하루 중 가장 즐거운 일은 그녀의 피곤한 어머니가 저녁에 직장에서 돌아와 목발에 의지하여 절름거리는 자신을 부축해 마을의 먼지 나는 길을 같이 걷는 것이었습니다.

그녀는 깨어있는 시간 나머지를 옥수수를 빻고 커피를 갈고, 작고 녹슨 마체테로 바닥에서 나무를 다지거나, 진흙 벽에 종종 연기가 가득한 콘크리트 블록집의 바닥을 쓸며 보냈습니다.

그것이 Yari가 알고 있었던 유일한 삶이었습니다. 간단한 AK(무릎 위) 의족은 1만 5천 달러에 구매가 가능했지만 월 소득이 50~70달러 밖에 안 되는 그녀의 가정 형편에 새로운 다리는 이룰 수 없는 꿈일 뿐이었습니다.

5세 이하 어린이의 절반이 극심한 빈곤을 겪고 영양실조로 성장이 어려운 실업률이 66%인 지역에서 Yari의 부모는 음식을 식탁에 놓으며 살아서 또 다른 여름을 보기 위해 최선을 다하고 있었습니다.

과테말라 농촌 지역의 전형적인 부엌 난로

그러나 그때 Yari의 가족은 먼 산 베니토(San Benito)에 있는 샬롬 병원(Hospital Shalom)이라는 무료 농촌 의료 센터에 대해 듣게 되었습니다. 소문에 의하면 Yari와 같은 아이들을 도왔던 새로운 보철물 클리닉이 있었습니다. 그날은 Yari의 삶이 영원히 바뀐 날이었습니다.

샬롬 병원

수 마일의 험한 도로 위로 Yari와 그녀의 부모는 마을에서 샬롬 병원까지 긴 여정을 떠났습니다. 병원에 도착하자마자 그들은 문 앞에서 환영을 받았으며, 오래 기다릴 필요 없이 얼마 안 있어 면담했고 Yari는 검사를 받았습니다. 불과 몇 시간 후, 그녀는 새로운 다리를 장착하고 어린 인생에서의 첫걸음을 내디디고 있었습니다.

Yari Meredith Wright

그날 이후 Yari의 삶은 희망으로 가득 차 있었습니다. 그녀는 지금 학교에 다니고 있으며, 나중에 크면 교사가 되고 싶다고 말합니다.

그녀에게 힘이 되어주는 가족과 샬롬 병원의 모든 사람 때문에 아무것도 그녀를 막을 수 없어 보입니다.

Yari 그녀의 새로운 의족

Yari 그녀의 부모

샬롬 병원은 두 자녀와 함께 차에 올라타 오하이오에서 남쪽으로 5일 동안 차를 몰고 온 미국 선교사 부부인 Tim Spurrier와 Doris Spurrier가 시작했습니다. 그들이 과테말라에 도착했을 때, 이 가족은 마침내 "집"을 찾았다는 것을 알았습니다. 이 가족은 그 이후 계속 거기서 살았습니다.

결국 그들은 작은 병원에서 보철물 클리닉을 열기로 했으며 2006년에는 공인 교정기 전문가인 Brent Wright에게 방문해 달라고 초청했습니다. 그는 도착하여 과테말라 전역에서 이러한 유형의 병원 중 처음이자 유일한 병원을 신속하게 설립하였습니다.

Brent Wright, 창작물 하나와 함께

몇 년 후인 2015년, 개발 도상국의 많은 사람이 보철물을 구매할 수 있게 하는 새로운 방안뿐만 아니라 병원에서 절실한 도움에 대한 요구에 부응하여 Wright와 다른 사람들은 비영리 단체인 LifeNabled를 발족했습니다.

그러나 잠시 2006년으로 돌아가 보겠습니다. 과테말라에 처음 방문했을 때 Wright는 가격이 5,000달러에서 10만 달러 이상인 미국에서 사용되는 값 비싼 보철 장치는 과테말라인이 감히 엄두를 내지 못할 뿐만 아니라 이러한 장치는 단순히 과테말라 농촌의 극한 조건에서 온전할 정도로 견고하지 않다는 것을 금방 알았습니다. 오염된 환경과 반복적인 충격 및 토크와 결합한 높은 열과 습도 모두 다정하고 부드러운 삶의 방식을 위해 개발된 장치에 피해를 주었습니다.

그래서 Wright는 미국으로 돌아온 후, Sunstone Lab의 소유주인 척추 제작자 Frank Hodges와 협력하여 저렴한 가격뿐만 아니라 가혹한 과테말라 기후와 과테말라인의 농촌 생활 방식으로 인한 악조건 대부분을 견딜 정도로 튼튼한 각 환자에 맞춤화된 보철물을 만드는 대안적인 방법을 고안했습니다.  

시간이 지남에 따라 그들은 사용된 방법과 재료를 개선했으며, 오늘날에는 발(50달러), 무릎(70달러), 무릎 아래 보철물(150달러) 그리고 무릎 위 보철물(300달러)과 같은 비용으로 맞춤형의 오래가는 보철물을 생산할 수 있습니다.

예를 들어, 팔을 3D 프린팅하는 경우 비용 대비가 인상적입니다. 의수를 제작하는 데 드는 종래의 재료비는 800~1,200달러대이지만, Wright는 2016년에 시작한 3D 프린팅을 통해, "약 4달러의 재료비로 의수를 만들 수 있습니다"라고 말했습니다.

LifeNabled 창작물

그의 꿈 중 하나는 전 세계 특히, 전국에 보철물 전문가 1~2명뿐인 빈곤한 지역에서 도움이 필요한 누구나 보철물을 장착할 수 있게 하는 것입니다.

Wright는 시기가 보철물 혁명에 적절하다고 말했습니다. "지난 18개월 만에 3D 프린팅 재료가 실제로 효과적이고 내구성 있는 보철물에 사용될 수 있게 되었습니다."

기능성, 편안함 세련됨

전통적인 보철물 제작은 유리 섬유 주형을 사용하여 환자가 영향을 받은 사지의 석고 주물을 만드는 것입니다. 그런 다음 주물을 사포로 닦고 조정하여 결함을 없애고 일부 부분에 공간을 더 주거나 덜 주어 응력점 등에 대한 미세 조정을 합니다.

석고 주형 성형

그렇게 하는 데는 캘리퍼스와 자 그리고 기타 측정 및 점검 방법이 사용됩니다. 이 단계 후에, 두꺼운 공중합체 플라스틱 시트가 휠 수 있게 될 때까지 오븐에서 가열됩니다. 그런 다음 꺼내서 석고 주형 위에 평평하게 폅니다.

플라스틱이 식으면서 주형의 정확한 모양으로 진공 밀봉됩니다. 이것은 "테스트 소켓"이라고 알려진 것으로, 일반적으로 탄소 섬유 또는 유사한 플라스틱으로 제조된 최종 소켓 제조의 준비를 위한 부속품 및 조정에 사용됩니다.

석고 주형에 마무리 손질하기

Wright는 "그것은 매우 노동 집약적인 보철물 제작 방법입니다"라고 말했습니다.

장착 대기 중인 새로운 보철물

개선된 방법을 찾기 위해 마침내 3D 스캐닝을 시작했으며, Artec의 최우수 공인 대리점인 Digitize Design의 Bo Helmrich의 전문가 도움을 받아 Wright는 Artec 3D의 전문 휴대용 스캐너인 Artec Eva를 접하게 되었습니다. 건강 관리에서 리버스 엔지니어링에 이르기까지 다양한 업계에서 고해상도 컬러 3D로 물체를 디지털 방식으로 캡처하기 위해 사용하는 Eva는 Wright와 클리닉에 돌파구였습니다.

하지만 그렇다고 해서 그것이 포장 개봉 후 바로 사용할 수 있는 솔루션은 아닙니다. Wright는 그의 보철물 제작에서 특히 가장 까다로운 보철물에서 가장 높은 수준의 정밀도를 달성하는 것으로 믿고 있습니다.

Brent, Yari Meredith

Wright는 "3D 스캐닝은 형체를 캡처하는 데 뛰어나지만, 로드 중인 형체나 근본적인 조직 구조가 무엇인지를 캡처하는 데 반드시 필요한 것은 아닙니다. 따라서 저는 여전히 훌륭한 주물을 만드는 것이 좋다고 확고하게 믿는 사람입니다. 그러나 우리는 주물의 바깥쪽이나 안쪽을 스캔하는 몇 가지 기술을 개발했습니다. 이것을 통해 기본 해부학과 장력 상태에서 환자 사지의 실제 용적을 알 수 있습니다”라고 말했습니다.

Carlito 새로운 다리

Wright는 비접촉 3D 스캐닝을 언급하면서 "환자에 대한 직접 스캐닝을 수행할 때마다 그 기본 해부학이 어디에 있는지, 그리고 사지의 실제 용적이 로드되고 있는지에 대한 추측을 하게 됩니다... 그리고 보철물에 관한 한, 나는 추측하지 않을 것입니다"라고 말했습니다.

Meredith Jazmin

Wright는 이어 "Eva는 스캐너는 훌륭하지만, 소프트웨어는 Artec Studio가 훨씬 뛰어납니다.  주물을 빼내면 그것을 반으로 자릅니다. Eva를 사용하여 두 개의 반을 모두 빠르게 스캔한 다음 Studio에서 다시 한 개의 높은 정확도의 3D 모형으로 손쉽게 다시 합칩니다. 이 방법을 통해 저는 두 가지 상이한 것이 갖는 각각의 장점, 즉 로드 중인 환자의 사지를 주물로 만든 정확성과 결합한 정밀한 3D 스캔을 얻을 수 있습니다. 따라서 최종 3D 모형은 해부학적으로 완벽하게 정확하고 적절한 용적 치수를 포함하며, 이것은 비접촉식 스캔만으로는 불가능합니다"라고 말했습니다.

샬롬 병원에서 새로운 보철물 장착하기

Wright는 "그리고 Artec Eva는 우리가 찾은 그 어느 것보다 주물 내부를 더 잘 스캔합니다... 이 스캐너는 완벽하게 주물 내부를 스캔하는 3D 스캐너입니다"라고 말했습니다.

프로세스의 "3D 스캐닝" 버전의 이 지점에 도달하기 위해 오래되고 노동 집약적인 보철물 제작의 전통적인 방법에 비교할 때 전체 절차에서는 환자의 손상된 사지의 섬유 유리 주물을 만들고 이를 적절히 감싸고 (뼈 돌출부, 슬개골, 압력점 등을 나타내기 위해) 표시하며, 3~4분 정도 건조되기를 기다린 다음 절단하여 스캔할 준비를 합니다.

스캐닝은 Artec Studio에서는 스캔할 물체가 실시간으로 화면에 나타나는 Artec Studio에서 직접 수행하게 되므로 몇 초 만에 물체 전체를 위에서 아래로 스캔한 것을 볼 수 있습니다. 여기에서 스캔을 하나의 모형으로 정렬한 다음 CAD/CAM 소프트웨어 등의 다른 응용 프로그램으로 내보낼 수 있습니다.

Wright는 "저는 모형을 Geomagic Freeform에 OBJ 파일로 내보낼 뿐이며, 이는 제가 해야 할 종류의 디자인 및 수정 작업을 수행하는 데 있어 놀라운 일입니다. 저는 그것을 촉각 장치와 함께 사용하기 때문에 내 손으로 직접 그 물체 자체의 모든 곡선과 기복을 느낄 수 있습니다. 아주 맘에 듭니다”라고 말했습니다.

그는 또한 Fusion 360을 사용하여 각 장치의 접합 부분 및 많은 맞춤형 기능을 디자인합니다. 보철물을 만드는 전통적인 방법은 항상 인정을 받겠지만, LifeNabled에게 3D 스캐닝은 작동 방식과 속도 및 유연성을 영원히 바꿔 놓았습니다.

Wright는 "Eva와 디지털 프로세싱을 사용하여 이런 식으로 보철물을 만드는 것에 대해 아름다운 것은 문자 그대로 어디에서나 그렇게 할 수 있다는 것입니다. 스캐닝이 빨리 끝나면 노트북을 갖고 TV 앞에 앉아서 나머지 디자인 작업을 바로 수행할 수 있습니다.

새로운 보철물 디자인하기

"그리고 클리닉에서 이것이 의미하는 것은 한 시간 만에 환자가 거기서 걸어 나갈 수 있는 뭔가를 제공할 수 있다는 것입니다"라고 말했습니다.

그렇다고 모든 것이 그가 보고 싶은 대로 이루어진다는 의미는 아닙니다. 그들은 여전히 쉽게 보일 수 있지만 실제로는 까다로운 전문직인 보철물 제작에 숙련된 기술자가 필요합니다.  집중적인 현장 연구를 통한 1년간의 실무 훈련은 보철에서 기능을 발휘하기 위한 최소한의 과정입니다. Wright는 “이 작업은 직접 경험을 해봐야 합니다. 여기에 교과서 그 이상의 것이 있습니다.

하지만 그들이 교육을 받고 나서 자신이 하는 일이 무엇인지 알게 된 후에는 이런 종류의 전문 지식이 있으면 국내 또는 해외 어디에서나 숙련자에 대한 수요가 높아지기 때문에 이들을 계속 옆에 붙잡아 두기가 어렵습니다. 이들이 배우는 기술을 많이 찾습니다”라고 말했습니다.

이는 LifeNabled는 국내 또는 해외에서 병원에 와서 도움을 줄 자원봉사자를 끊임없이 필요로 한다는 것을 의미합니다. 그들의 운영이 확대됨에 따라 그들은 또한 사람들뿐만 아니라 단체로부터의 기부금 및 물질을 절실히 필요로 합니다.

아래 보철물 장착

2006년부터 Wright와 그의 아내 Meredith는 과테말라로 일 년에 두 차례 여행하면서 Artec Eva, 2대의 3D 프린터(Fliament 신제품), 고성능 Alienware 노트북, 의족용 알루미늄 파일런,  3D 프린터용 플라스틱 필라멘트(CF PETG, PETG, 폴리카보네이트 등), 인공 무릎, 나이아가라 발, 주물을 위한 섬유 유리 등 여행 가방과 휴대용 가방에 넣을 수 있는 모든 것을 포장해 가지고 갔습니다.

그들은 6~7일 동안 병원의 다른 사람들과 함께 새로운 보철물 제작, 조정, 수리 등으로 40~50명의 환자를 돕습니다. 이는 통틀어서 30~40개의 새로운 보철물을 디자인하고 제작하고 환자에게 장착하여 그 환자들이 병원에서 걸어 나왔다는 것을 의미합니다. 그들은 필요에 따라 가벼운 수선을 할 수 있게 조력자들에게 병원에 여분의 부품을 남겨 줍니다.

수년 동안 그들은 과테말라의 사지 절단 수술을 받은 환자에게 400개 이상의 보철물을 제공했습니다. 그러한 환자 중 많은 환자가 성장하여 성인이 되었습니다. 한때 희망이 없고 종종 자신이 쓸모없고 수치스럽다거나 저주를 받았다고까지 느낀 이러한 똑같은 젊은 남녀들은 오늘날 교사와 의사, 사업가 및 노동자로서의 사회생활을 적극적으로 추구하고 있습니다.

출근하는 Veronica

그들의 꿈은 현실이 되고 있습니다. 이것은 정글, 화산 및 쇠락하는 마야 사원의 빈곤한 땅에서 결코 작은 위업이 아닙니다. 새로운 팔과 다리는 그 환자들과 그 가족에게 새로운 희망과 대단히 커진 자아 존중감 그리고 새로운 삶을 가져다주었습니다.

LifeNabled의 향후 계획은 조직이 전 세계 각지의 가난한 사람들이 구매할 수 있는 보철물을 제공하는 기술과 전문 지식을 습득할 수 있는 교육 프로그램을 만드는 것뿐만 아니라 CE 인증을 받은 보철물 기반 3D 프린팅 과정을 제공하는 것입니다. 궁극적으로 LifeNabled는 사지 절단 수술을 받은 환자가 수입이나 대도시와의 거리와 관계없이 저렴한 보철물을 받을 수 있도록 전 세계에서 완전한 교육 및 보철물 구성품을 제공할 계획입니다.

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