Оснащение госпиталя в Париже: 3D-печать изделий и их проверка сканером Artec Space Spider

19/05/2020

Автор: Лоретта Мари Перера

Когда в конце прошлого года в китайском городе Ухань был зарегистрирован первый случай заражения загадочным заболеванием, напоминающим пневмонию (тогда его еще не называли Covid-19), многие из нас и подумать не могли, что впереди нас ждет пандемия, которая кардинально изменит весь мир. К январю 2020 года в Китае было уже более 40 инфицированных человек, и тогда же возбудитель получил печально известное имя «коронавирус», или Covid-19. В течение нескольких следующих месяцев глобальная пандемия парализовала местное и международное транспортное сообщение, привела к закрытию множества компаний и введению карантина беспрецедентного масштаба. В большинстве стран мира разрешение на осуществление деятельности получили только системы жизнеобеспечения.

Доставка отпечатанных на 3D-принтере медицинских изделий пациентам, которые готовятся к отмене карантина. (Фото из Инстаграма доктора Романа Хонсари)

К середине апреля 2020 года в мире насчитывалось более 2,5 миллионов случаев заражения, из них почти 700 000 закончились выздоровлением, а около 200 000 — летальным исходом. Во Франции к середине апреля зарегистрировано более 168 000 случаев заболевания (из них более 20 000 закончились смертью, а 40 000 — выздоровлением пациентов). На данный момент страна занимает четвертое место в мире по количеству заразившихся — это больше, чем в Китае, на «родине» коронавируса.

В тех странах, где число заболевших резко увеличивалось, а количество коечных мест подходило к концу, самой жизненно важной услугой стало медицинское обслуживание. Появилась острая нехватка ресурсов, времени, энергии и самих медработников.

Именно в это время стала формироваться новая инициатива Covid3D.org, авторами которой стали хирург из Парижа доктор Роман Хонсари и государственная сеть лечебных учреждений APHP. Финансовую поддержку проекту, в основу которого легла технология 3D-печати и сканирования, оказали Парижский университет и группа компаний Kering, специализирующаяся на предметах роскоши. Столь масштабная идея должна была функционировать быстро и точно.

План был таким: запустить в Париже линию 3D-печати, где можно было бы быстро, дешево и по запросу разработать и напечатать необходимое медицинское оборудование. Задача: начать с нуля, не имея примеров в мировой практике.

Время играло против авторов проекта: число заболевших постоянно росло, а количество продолжающих работу заводов — резко сокращалось во всем мире. Благодаря поддержке и привлечению к инициативе пятидесяти докторов, инженеров, разработчиков, предпринимателей и представителей государственного и частного сектора, Covid3D был запущен уже через 10 дней.

«Не существует учебника по 3D-печати медицинских изделий в условиях глобальной пандемии, — сетует доктор Хонсари. — Учитывая колоссальный объем работы с юридической точки зрения, в обычное время нам не удалось бы этого сделать. Однако в сложившейся ситуации мы создавали совершенно новую систему, позволяющую печатать медицинские изделия».

Как поясняет доктор Хонсари, проблема заключалась не только в том, что больницам в Париже не хватало медицинских средств. Поскольку центры мирового производства в США и Китае замедляли свою работу или оставляли всю продукцию для нужд своей страны, теперь не хватало медицинского оборудования и для других случаев, не связанных с лечением пациентов с Covid-19. Больницам как никогда были нужны защитные щитки, оборудование для интубации, респираторы, шприцевые помпы, маски и медицинские коннекторы.

Это изделие, которое обычно импортируется из США, но сейчас является дефицитным, используется для удерживания нити для наложения швов во время операций на сердце.

Здесь важно отметить, что отпечатываемые и сканируемые объекты не обязательно имеют сложную конструкцию. «Мы здесь производим не детали для космических кораблей!» — добавляет доктор Хонсари. Однако из-за того, что это медицинские изделия, требуется высочайший уровень качества, точности и безопасности.

Для обеспечения субмиллиметровой точности контроля был выбран Artec Space Spider. Этот портативный 3D-сканер создан для стабильно точной съемки с высоким разрешением мелких объектов со сложной конструкцией. Так, он идеально подходит для оцифровки механических деталей, ключей, компьютерных плат или же, как в этом случае, специфического медицинского оборудования. Благодаря технологии синей подсветки Space Spider не упускает ни единого края, каким бы острым или тонким он ни был: от крошечных элементов монеты до особенностей человеческого уха.

Самой большой сложностью для команды Covid3D стали правовые нормы. «Это нас просто убивало. Дни и ночи напролет мы работали над качеством отпечатываемых изделий», — вспоминает Хонсари. Учитывая всю срочность ситуации, в ускоренном порядке разрабатывалась нормативная база, которая допускала бы такой вид производства. К счастью, сегодня у команды есть все необходимые разрешения, но только при условии, что строго соблюдается установленный протокол работы.

«Прежде всего, нам требуется доказать, что больнице действительно не хватает какого-то изделия, и что его невозможно ничем заменить», — рассказывает Хонсари. Как только установлен реальный дефицит оборудования, разрешена его печать при условии строгого соблюдения установленного протокола. Это необходимо не только для того, чтобы напечатать изделие, соответствующее требованиям стандартов, но и чтобы оно могло выдержать очистку и контроль качества без риска поломки. Медицинские способы очистки включают в себя стерилизацию и дезинфекцию посредством строгих методов, которые могут повредить изделия ненадлежащего качества.

Круглосуточно функционирующий цех 3D-печати развернули рядом с больницей. (Фото предоставлено компанией Stratasys)

Всего за три недели было налажено совершенно новое производство, которое разместилось в старинном аббатстве Порт-Рояль рядом с больницей Кошен. Здесь круглые сутки работает 60 3D-принтеров, которые выпускают различные виды медицинского оборудования. Ими посменно управляет команда из пяти инженеров. Напечатанные изделия собираются в комплекты по 100 штук. Один образец из каждого комплекта оцифровывается с помощью Artec Space Spider, который позволяет проверить качество работы.

Подлежащие печати средства либо адаптируются из сканов имеющегося оборудования, либо создаются инженерами с нуля. Сканы позволяют сравнить отпечатанные новым способом детали с их традиционно произведенными предками. Для сравнения сканов используется специальное приложение для производственных данных, такое как Avizo.

Если скан подтверждает, что новое изделие соответствует установленным требованиям, и что сохранены все его ключевые характеристики, весь комплект считается прошедшим контроль качества. Если выявлены недочеты, то весь комплект выбрасывается. Для оборудования, в котором требуется точно передать все проходящие внутри трубки, вместе со Space Spider применяется КТ-сканирование.

Для контроля качества медицинского оборудования для экстренной помощи проводится проверка одного изделия из каждого комплекта. (Фото из Инстаграма доктора Романа Хонсари)

Сегодня, когда преодолены юридические препятствия, и есть четкий протокол, команда уверена, что может продолжать свое производство — она готова к выполнению будущих заявок. Поскольку 3D-печать стоит дешево и позволяет быстро получать большие партии изделий, она открывает невероятные новые возможности для реагирования на нештатные ситуации.

Селим Амрани из компании CADvision, которая является сертифицированным партнером Artec 3D, считает, что хотя технология 3D-сканирования может быстро реагировать на новые запросы, приоритет по-прежнему на стороне качества изделий. «В первые два месяца работы мы видели, что многие компании пытались помочь больницам, печатая на 3D-принтерах защитные маски или щитки, — рассказывает он. — Однако такой тип изделий напечатать довольно сложно, поскольку он требует соблюдения очень специфических стандартов». Учитывая такую особенность, крайне важно было проводить контроль качества с помощью 3D-сканирования.

«Безусловно, компания CADvision рада, что может принять участие в создании таких изделий», — добавляет Амрани.

Для доктора Хонсари это только начало. «В будущем подобное решение с использованием 3D-печати можно применять в районах боевых действий или во время новой эпидемии», — рассуждает он. С его командой уже связались организации из других частей Франции и Европы, а также из Мексики и стран Африки.

Несмотря на то, что число заболевших коронавирусной инфекцией во Франции снизилось, и что всё больше пациентов переводят из отделений интенсивной терапии под стандартное врачебное наблюдение, доктор Хонсари отмечает, что у них в запасе достаточно отпечатанных на 3D-принтере кислородных масок, необходимых на этом этапе лечения. Команда полностью оснащена.

В настоящее время во Франции ослабляются карантинные меры, и доктор Хонсари со своей командой ожидает нового всплеска числа заболевших уже в самом ближайшем будущем. «Мы полностью готовы ко второй волне, — подводит итог доктор. — Как минимум, у нас есть производственные мощности, на которые могут рассчитывать наши больницы».

Связаться с нами