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
Команда специалистов, разрабатывающая ходовые части с исключительными эксплуатационными характеристиками, искала способ, который позволил бы ускорить процесс выполнения заказов, но не сказался бы ни на точности измерений, ни на безопасности автомобилей.
Волонтерская организация REMAP из Великобритании предоставляет персонализированные решения для людей с ограниченными возможностями, потребности которых не удается решить с помощью стандартных устройств или по главной линии помощи, например, через государственную службу здравоохранения.