Создание идеальных протезов и ортезов с помощью Artec Eva и Spider

Специалист в области изготовления протезов и ортезов искал лучшую технологию 3D-сканирования, чтобы с её помощью сократить процесс создания точных протезов и ортезов, и при этом снизить расходы.

Объем мирового рынка протезов и ортезов в 2017 году оценивался в 8,15 млрд долларов США. С каждым годом этот показатель растет из-за старения населения, увеличения числа спортивных травм и ампутаций, которые являются следствием сопутствующих диабету заболеваний и рака костей. Ожидается, что к 2050 году численность людей старше 60 лет удвоится, т.е. с 962 миллионов в 2017-м году возрастёт до 2,1 миллиарда к 2050 году.

В связи с ростом спроса на протезы и ортезы государство пересматривает программы здравоохранения, а страховые компании изучают заявления о выплате компенсации как никогда тщательно и не выплачивают практически каждому, как это было еще некоторое время назад. Для специалистов в области разработки ортезов и протезов эти тенденции означают появление более высоких требований и необходимости сосредоточить усилия на решениях, отсутствующих в свободной розничной продаже.

Владелец компании Hagen Orthotics & Prosthetics в г.Уилмар, шт.Миннесота Уоррен Хэйген – опытный лицензированный разработчик ортезов и протезов. Он ставит перед собой цель предлагать своим пациентам лучшие из возможных решений. Хэйген уверен в том, что технологии играют ключевую роль в этом процессе, поскольку не всегда то, что долгие годы считалось лучшим, является таковым и сегодня. Каждый день он старается совершенствовать каждый этап процесса изготовления продуктов и предоставления услуг, чтобы сделать их лучше, чем вчера.

И здесь на помощь приходит 3D-сканирование. Что еще несколько лет назад больше походило бы на фантазии поклонников научно-фантастического жанра, сегодня становится реальностью. Пациенты могут просто присесть и расслабиться, пока их ноги, руки или другие части тела сканируют с помощью портативного 3D-сканера. Процесс, как правило, занимает от двух до пяти минут. Затем из полученных 3D-снимков создаётся 3D-модель ортеза для трехмерной печати или резки на фрезерном станке из пены ЭВА или другого материала. Всё это производится прямо на месте в кабинете. Степень точности, уровень качества и экономии превосходят ожидания.

“На каждом этапе – от сканирования до фрезеровки – экономия составляет минимум 30%, – говорит Уоррен Хэйген. – А экономия за время применения 3D-сканирования уже превысила 30%”.

Правда, так было не всегда. Ранее в компании уже пользовались 3D-сканерами, такими, как Amfit, но потом было принято решение остановить выбор на Artec Eva и Spider – двух профессиональных цветных 3D-сканерах, известных широким применением в медицине и научных исследованиях и множестве других сфер. Оба сканера основаны на безопасной технологии структурированной подсветки, что делает их идеальными инструментами в медицине не только для персонала, но и для пациентов. Eva был приобретен у нашего дистрибьютора в золотом статусе Laser Design, а Spider – у официального дистрибьютора Rapidscan 3D.

“Оба сканера Artec позволили создать невероятные модели, - рассказывает Хэйген. – С помощью Eva удобно сканировать крупные части тела, а со Space Spider превосходно оцифровывать слепки и небольшие объекты с более мелкими деталями”.

До применения 3D-сканирования, для моделирования протезов и ортезов использовали гипс и стеклопластик, изготавливали слепки. Конечно, этот метод всё еще может применяться при необходимости, но он занимает гораздо больше времени: слепок изготавливается в среднем на 200-500% дольше, чем точный цифровой 3D-снимок (2-5 минут против 11 минут на слепок). Впечатляет и большая экономия: средняя стоимость материала для одного слепка составляет свыше 50 долл.США, не считая трудозатрат. А 3D-снимок – всего несколько долларов.

“Многие наши пациенты – люди пожилые. Им довольно непросто сидеть неподвижно в процессе снятия слепка, - поясняет Хэйген. – И в этом плане Eva и Space Spider – действительно потрясающая альтернатива. С ними пациентам нужно просидеть на месте всего пару минут – это огромное преимущество, совершенно иной уровень комфорта”.

“За последние годы мнение наших клиентов поменялось с «удовлетворенности» на «верность продукции», - рассказывает Хэйген. –  Наши пациенты понимают, что такого просто не приобрести в специализированных магазинах. Это индивидуальные продукты, созданные специально для них и идеально соответствующие строению их тела и образу жизни, и которые прослужат долгие годы. Оставаться мобильными очень важно для нас, а для пожилых людей еще важнее. И мы стараемся вернуть им эту мобильность и подарить комфорт. Наши клиенты рассказывают об этом родным и друзьям”.

На сегодня процесс изготовления ортеза представляет собой следующее: пациент приезжает и проходит тестирование: его осматривают, проводят беседу. Затем сканируют ногу, руку или другую часть тела с помощью Eva или Space Spider. Сканы обрабатываются непосредственно в Artec Studio, где составляются и преобразуются в 3D-модель. Если сканировали стопу, её модель в формате STL направляют в Fitfoot360, программу для моделирования индивидуальных ортезов, а в случаях с другими частями тела (нога, рука и др.) – в Meshmixer. Далее 3D-модель выгружается в программу Aspire для подготовки к фрезеровке, а затем на фрезерный станок Freedom.

Итоговая версия цифровой 3D-модели может также направляться в Simplify для 3D-печати. В случае с ортезами после резки наклеивается верхний слой, и клиенту предлагается примерить готовый продукт. С помощью 3D-печати изготавливаются также бандажи для ног, запястий, стоп и кистей рук.

“Уровень точности, о котором идет речь, поразительный! И то, что мы можем получать такое качество каждый раз, это просто потрясающе, – делится впечатлениями Хэйген. – Сканировать с Eva и Space Spider просто, как дважды два. Процесс построения изображения виден на мониторе в программе Artec Studio, благодаря чему точно знаешь, что считываются все данные – можно отследить это в реальном времени”.

Специалисты 3DZ также используют Eva и Space Spider для процесса, который они называют “наращивание оболочки”. Вначале сканируют какую-либо часть тела, например, руку или ногу, затем открывают 3D-модель в программе, такой, как Meshmixer. Так, если у пациента сломана правая рука, то сканируется левая – с помощью Eva (Space Spider используется для меньших частей тела). В программе изображение этой конечности “отражается” и выглядит, как правая рука пациента. Это позволяет достигать желаемой симметрии правой и левой рук.

После 3D-модель новой руки редактируется, удаляются дефекты, наращиваются участки в районе суставов. Это всё необходимо для достижения большего комфорта бандажа. Далее создается “оболочка”: цифровая копия руки “наращивается”, т.е. увеличивается в размере по осям x, y и z настолько, насколько необходимо для получения нужной толщины стенок будущего ортеза. Затем в Meshmixer выделяется и модель конечности, и оболочка, чтобы с помощью инструмента редактирования Boolean Difference оформить полость и создать бандаж.

“Так мы создаем идеальные корсеты, бандажи, корпусы и проч., - рассказывает Хэйген. –Иногда мы наращиваем некоторые участки бандажа для повышения прочности. Где-то, наоборот, удаляем толщину на этапе редактирования в программе, чтобы пациенту легче было его снимать. Затем мы отправляем модель на наш 3D-принтер”.

“Наши бандажи выдерживают многие месяцы и даже годы носки, в зависимости от конструкции, материалов и интенсивности ношения”. В компании Hagen Orthotics and Prosthetics используются материалы самого высокого качества – ЭВА, МДФ, различные виды пластика PETG, ПЛА, сополимеры, ПП и термопластичный эластомер PCTPE. “Очевидно, что бабушке и 140-килограммовому полузащитнику нужны разные бандажи. И мы очень рады, что имеем возможность предоставить им и любым другим пациентам именно то, что им нужно”.

Ортез для голеностопа, изготовленный Уорреном Хэйгеном при помощи Artec Spider и 3D-печати