Artec Eva помогает в создании протезов, доступных детям Гватемалы

15/05/2019

Некоммерческая организация, специализирующаяся в изготовлении протезов для детей, искала способ, как максимально удешевить производство надежных индивидуальных протезов рук и ног, соответствующих суровым условиям сельской местности Гватемалы.

В деревне, расположенной посреди джунглей на севере Гватемалы, неподалёку от древних пирамид майя у Яри начинается новый день. Тут и там слышны громкие голоса соседских детей, направляющихся в школу. Им предстоит пройти несколько километров по ухабам, валунам и торчащим из земли корням деревьев.

Этим детям повезло учиться в школе. Большинство же детей в деревне вместе со своими родителями каждый день выходят на работу на кофейные, тростниковые или кукурузные плантации, чтобы семья смогла прожить следующий месяц.

Яри

Но Яри не пойдет ни в школу, ни на плантацию – ни сегодня, ни в любой другой день. В раннем возрасте из-за раковой опухоли девочке ампутировали ногу, а в её деревне, как и на большей территории Гватемалы, участь детей-инвалидов весьма печальна. Для Яри самое радостное событие дня – это возвращение вечером с работы её изможденной матери, с которой она отправится на прогулку на своих костылях по грязной деревенской дороге.  

В оставшиеся часы перед сном Яри будет толочь кукурузу, молоть кофе, рубить дрова на полу небольшим ржавым мачете или подметать полы в их часто задымленной мазанке из шлакоблока.

Другой жизни Яри не знала. Даже если бы протезы были в Гватемале, при доходе её семьи 50-70 долларов в месяц новая нога всё равно осталась бы несбыточной мечтой (один ножной протез выше колена стоит 15 тысяч долл.США – самый простой).

В стране, где уровень безработицы достигает 66%, где вследствие недоедания около половины детей младше пяти лет страдают задержкой роста, где нищета стала нормой, родители Яри делали всё, чтобы накормить семью и иметь шанс дожить до следующего лета.

Обычная кухонная плита в сельской местности Гватемалы

Но однажды они узнали о бесплатном сельском госпитале Шэлом в Сан-Бенито. По слухам, в нем располагалась клиника, где помогают таким детям, как Яри. Этот день навсегда изменил жизнь девочки.

Госпиталь Шэлом

Яри и её родители проделали долгий путь по бездорожью из своей деревни до госпиталя Шэлом. По прибытии им не пришлось долго ждать: их встретили у дверей больницы и вскоре Яри уже осматривал врач. Несколько часов спустя она получила новую ногу и сделала свои первые в жизни шаги.

Яри и Мередит Райт

С этого момента в жизни Яри появилась надежда. Теперь девочка ходит в школу и хочет стать учителем, когда вырастет.

С такой мощной поддержкой семьи и специалистов госпиталя Шэлом кажется, что все трудности ей по плечу.

Яри с новым ножным протезом

Яри и её родители

Госпиталь Шэлом был основан по инициативе двух миссионеров из Америки, Тима и Дорис Спуррье, которые со своими двумя детьми однажды сели в машину и направились к югу от штата Огайо. Когда через пять дней они прибыли в Гватемалу, то поняли, что обрели новый дом. С тех пор семья не покидает этих мест.

В 2006 году супруги Спуррье решили создать клинику протезирования в своем небольшом госпитале и пригласили Брента Райта, лицензированного протезиста и ортопеда высшей категории. Он довольно быстро открыл первую и единственную в своем роде клинику во всей Гватемале.

Брент Райт с одним из своих творений

Спустя несколько лет, в 2015 году в клинике стала остро ощущаться нехватка рабочей силы, равно как и новых идей для того, чтобы сделать протезы доступными в развивающихся странах. Тогда Райт и члены его команды приняли решение открыть благотворительную организацию LifeNabled.

Но давайте на мгновение вернемся в 2006 год. Во время своего первого визита в Гватемалу Райт сразу обратил внимание на то, что дорогостоящие протезы, используемые в США, не только недоступны гватемальцам по цене (от 5 до свыше 100 тысяч долл.США), но и не в состоянии прослужить долго в экстремальных условиях сельской местности Гватемалы. Жара и высокий уровень влажности в сочетании с грязными дорогами и тяжелой нагрузкой – всё это не для устройств, рассчитанных на бережное обращение и спокойный образ жизни.

По возвращении в США Райт встретился с Фрэнком Ходжесом, владельцем компании SunStone Lab, одного из ведущих производителей протезов. Вместе они разработали альтернативный способ изготовления протезов, не только доступных по цене, но и создаваемых индивидуально для каждого пациента. Помимо этого, такие протезы настолько прочные, что способны выдерживать суровый климат Гватемалы и другие испытания, выпадающие на долю её жителей.

Со временем они усовершенствовали свои методы и используемые материалы и сегодня изготавливают индивидуальные протезы с длительным сроком службы стоимостью $50 – стопа, колено – $70, до колена – $150, и выше колена – $300.

А что касается изготовления на 3D-принтере, например, протеза руки, то разница в цене поразительна: стоимость стандартных материалов колеблется в диапазоне от 800 до 1200 долл.США, а с помощью 3D-печати, которую они начали применять в 2016 году, удалось “изготовить руку, потратив на материалы всего около четырёх долл.США”, – рассказывает Райт.

Два творения, созданных в LifeNabled

Мечта Райта – делать протезы, доступные вообще всем нуждающимся на планете, особенно в самых бедных странах, где есть только один или два протезиста.

Райт убежден, что настало время революции в области протезирования. “Материалы для 3D-печати самых прочных протезов стали доступны только полтора года назад”.

Функционально, комфортно и стильно

Традиционный метод изготовления протеза включает использование отливки из стеклопластика для создания гипсового слепка поврежденной конечности пациента. Затем слепок шлифуется и дорабатывается, удаляется все лишнее – тонкая работа, необходимая для правильного распределения последующей нагрузки.

Обработка гипсового слепка

Здесь используются штангенциркули, линейки и другие средства измерений. На следующем этапе толстый полимерный лист разогревают в печи. Когда он становится более пластичным его вынимают и сразу наносят на гипсовый слепок.

Остывший пластик в точности повторяет очертания слепка. Это то, что называется пробной гильзой и будет использовано для примерок и подгонки в процессе изготовления окончательного варианта гильзы, как правило, из углепластика или схожего вида пластика.

Финальная обработка гипсового слепка

“Это очень трудоёмкий способ изготовления протезов”, - говорит Райт.

Готовые протезы

Поиск лучшего способа в итоге привел его к 3D-сканированию. Бо Хелмрич из компании Digitize Designs (дистрибьютор Artec в золотом статусе) показал Райту профессиональный портативный сканер Artec Eva от компании Artec 3D. Используемый в самых разных областях – от медицины до реверс-инжиниринга – для цветной 3D-оцифровки объектов в высоком разрешении, Eva ознаменовал прорыв для Райта и для клиники.

Однако он не стал полностью готовым решением. Райт постоянно стремится к достижению максимального уровня точности в своей работе, особенно, в случаях с наиболее сложными протезами.

Брент, Яри и Мередит

“3D-сканирование превосходно копирует форму, но оно не в состоянии скопировать очертания под нагрузкой или структуру внутренних тканей. Поэтому я остаюсь приверженцем качественного слепка, – продолжает Райт. – Но мы разработали некоторые приёмы для сканирования слепков изнутри и снаружи. Что это даёт? Это показывает внутреннюю анатомию и реальный объем конечности под воздействием нагрузки”.

Новая нога Карлито

Что касается бесконтактного 3D-сканирования, Райт поясняет: “Каждый раз при сканировании пациента приходится предполагать, какими будут реальные параметры конечности под нагрузкой… а в изготовлении протезов я предпочитаю не руководствоваться догадками”.

Мередит и Жасмин

“Сканер Eva – потрясающий, а программа Artec Studio ещё удивительнее. После снятия слепка я разрезаю его на две части и довольно быстро сканирую обе половины с помощью Eva, а затем в Studio составляю их в одну высокоточную 3D-модель. Таким образом я извлекаю лучшее из этих двух методов: точный 3D-снимок плюс слепок, который позволяет получить точные параметры конечности под воздействием нагрузки. Поэтому окончательная 3D-модель является анатомически правильной: она основана на точных измерениях объема, которых нельзя добиться бесконтактным способом”.

В госпитале Шэлом: примерка новых протезов

“Artec Eva сканирует внутренности отливок лучше, чем любое другое устройство, с которым нам доводилось работать …это единственный 3D-сканер, выполняющий задачу настолько безупречно”, - говорит Райт.

В сравнении с длительным и трудоёмким традиционным методом, 3D-сканированию предшествуют несколько последовательных действий: изготовление отливки из стеклопластика в соответствии с очертаниями поврежденной конечности пациента, оборачивание полимерным листом и проставление отметок (чтобы обозначить костные выступы, коленную чашечку, основные опорные точки и проч.), застывание в течение трех-четырех минут, разрезание на две части – и сканирование.

Сканирование производится непосредственно в Artec Studio, где построение картинки отображается в реальном времени на экране компьютера. Таким образом видно, как за несколько секунд вы уже оцифровали отливку целиком. Далее просто составляете сканы в единую модель и экспортируете её в другие программы, такие, как САПР или АСУП.

“Я просто выгружаю модель в формате OBJ в программу Geomagic Freeform, которая отлично подходит для подобного моделирования. Я пользуюсь тактильным устройством, поэтому буквально чувствую все неровности и изгибы поверхности на ощупь. Я доволен”, – делится впечатлением Райт.

Он также использует Fusion 360 для конструирования суставов и других индивидуальных особенностей каждого устройства. Традиционный метод создания протезов остается востребованным, но в LifeNabled 3D-сканирование навсегда изменило методы и скорость работы и позволило разработать универсальный подход.

“В новом методе здорово то, что с Eva и цифровой постобработкой я могу работать практически где угодно. Как только сканирование выполнено – что довольно быстро, я могу редактировать модель, даже сидя с ноутбуком перед телевизором”, – говорит Райт.

Конструирование нового протеза

“Это означает, что нам есть что предложить пациенту уже через час с момента его обращения”.

Однако это не означает, что всё будет именно так. Клинике всё еще требуются техники-протезисты. Эта профессия, несмотря на кажущуюся простоту, в действительности требует высокого мастерства. Один год практического обучения в сочетании с интенсивной работой в поле – это минимальный срок для того, чтобы начать практику в этой области. “Умение действительно приходит с практикой, – поясняет Райт. – Учебники здесь играют отнюдь не самую важную роль”.

“Но таких специалистов после обучения и достаточного срока практики довольно тяжело удержать, поскольку они востребованы везде, куда бы ни пришли, как в своей стране, так и за рубежом …это ремесло очень высоко ценится”.

Поэтому организация LifeNabled постоянно нуждается в волонтёрах, местных и из других стран, готовых приехать в клинику и оказать помощь. Деятельность организации расширяется, и помощь в виде денежных пожертвований или материалов также становится всё более необходимой, как от организаций, так и от частных лиц.

Примерка протеза руки

С 2006 года Райт со своей женой Мередит приезжают в Гватемалу дважды в год и стараются привезти с собой всё, что только можно уместить в багаже: Artec Eva, два 3D-принтера (Filament Innovations), мощный ноутбук Alienware, алюминиевые опоры для ножных протезов, полимерные нити для 3D-принтеров (CF PETG, PETG, поликарбонат и проч.), протезы коленных суставов, протезы стопы Niagara feet, стеклопластик для литья и многое другое.

За шесть-семь дней в клинике вместе с другими сотрудниками они успевают оказать помощь 40-50 пациентам: изготовить новые протезы, сделать корректировку, произвести ремонт и т.д. В целом, моделируется, изготавливается, примеряется и передаётся пациентам около 30-40 новых протезов, не говоря о запасных частях для мелкого ремонта в случае необходимости.

За годы своей работы они изготовили свыше 400 протезов для гватемальцев с ампутированными конечностями. Многие их пациенты с тех пор выросли и стали уже почти взрослыми. Когда-то лишенные надежды и смысла жизни, испытывающие стыд и чувствующие себя будто проклятыми, эти же самые молодые юноши и девушки сегодня активно строят карьеру учителей и врачей, бизнесменов и рабочих.

Вероника по дороге на работу

Их мечты становятся реальностью, и это огромное достижение в бедной стране, расположенной среди джунглей, вулканов и разрушающихся храмов майя. Для них и их семей новые руки и ноги означают надежду, внушают уверенность в себе и дарят новую жизнь.

В планы LifeNabled входит организация аккредитованных курсов обучения 3D-печати протезов, а также создание обучающей программы, посредством которой организации по всему миру смогут узнавать о том, как можно делать протезы доступными всем нуждающимся в них соотечественникам. Главным образом, LifeNabled планирует в будущем предлагать и обучение, и протезы, и их компоненты по всему миру, с тем, чтобы люди с ампутированными конечностями могли получать доступные протезы независимо от уровня дохода и удаленности от мегаполиса.

Связаться с нами