Как Artec Eva Lite улучшает качество жизни людей с особенностями развития

28/12/2020

Автор: Лоретта Мари Перера

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. Одним из самых возрастных волонтеров REMAP является 75-летний инженер на пенсии Билл Фрейзер, который живет на Шотландском высокогорье рядом с городом Инвернесс.

Билл очень хотел помочь молодой женщине по имени Карис, у которой были проблемы с дыхательной системой. Большую часть жизни ей приходилось постоянно носить дыхательную маску, из-за чего черты лица изменились настолько, что стандартная маска стала пропускать недопустимо много воздуха.

Еще один случай: женщина, проживающая на Внешних Гебридских островах, многие годы с трудом выполняла работу по дому, поскольку страдала от гиперчувствительности кожи. Хелен родилась без нескольких пальцев рук и просто не могла пользоваться обычными защитными перчатками.

Со временем природа этих проблем изменилась, и участие Билла в решении этих случаев растянулось на несколько лет. Билл пришел к выводу, что оптимальное решение в обоих случаях можно найти только при условии, если будет получена точная форма измененной формы лица Крис и кистей Хелен с отсутствующими пальцами. В марте 2019 года, когда Билл искал способы решения проблем с помощью 3D-сканирования, он нашел контакты Патрика Торна из компании Patrick Thorn & Co, которая является партнером Artec 3D с золотым статусом. Вместе они быстро поняли, что оптимальным решением для такой задачи станет 3D-сканер Artec Eva Lite.

 «Всё, что делает REMAP, полностью зависит от пожертвований и волонтерского участия членов организации, — рассказывает Патрик. — У REMAP нет больших сумм на банковском счету, поэтому стоимость оборудования оказалась серьезным препятствием на пути к приобретению 3D-сканера». В процессе совместных обсуждений Патрик и Билл разработали уникальное решение: со всеми льготными скидками и при участии пенсионных фондов компании REMAP удалось приобрести сканер Eva Lite.

Artec Eva Lite — это бюджетная версия нашего самого популярного 3D-сканера Artec Eva. Он имеет такую же точность, но меньший набор функций, и позволяет создавать высококачественные сканы без текстуры при работе с объектами с богатой геометрией (к ним, в частности, относятся части тела человека). Будучи относительно недорогим вариантом, Eva Lite идеально подходит тем, кому нужен профессиональный 3D-сканер по доступной цене.

Взяв с собой сканер Eva Lite, Патрик отправился в Эдинбург (Шотландия), где его встретил Билл с одним из коллег по фонду REMAP. Целый день Патрик обучал их азам работы с Eva Lite, демонстрировал, как проводить 3D-сканирование, а также делился идеями, как можно решить их задачу, если использовать сканы в других комплектах 3D-оборудования. Через несколько дней после приезда Патрика Билл успешно отсканировал лицо Карис, а также слетал на Гибриды, где получил долгожданные сканы рук Хелен. Отметим, что до этого у Билла не было никакого опыта работы с 3D-сканерами.

Создание индивидуальной дыхательной маски

Этот случай посвящен Карис, молодой женщине с врожденной мышечной атрофией. Из-за своей болезни она прикована к инвалидной коляске и полностью зависит от ухаживающих за ней людей. В течение многих лет ей требовался аппарат ИВЛ и кислородная маска на все лицо, которые помогали ей нормально дышать. Карис очень способная и эрудированная, и несмотря на все трудности, с которыми ей приходится сталкиваться, она поразительно оптимистично смотрит на жизнь и общается с окружающими. У нее невероятно широкий круг интересов: классика, искусство, фильмы, театр, футбол и многое другое! Она принимает активное участие во всех этих сферах по мере возможностей. Недавно она с отличием закончила факультет литературного творчества и антиковедения в Открытом университете Великобритании и была удостоена чести участвовать в праздновании 50-летней годовщины университета в Лондоне.

К сожалению, необходимость постоянно носить дыхательную маску в течение многих лет привела к постепенному изменению естественного профиля лица девушки. В конечном счете, стандартная дыхательная маска уже не могла плотно прилегать к лицу. Как следствие, дыхательная функция неумолимо ухудшалась, что повлекло за собой серьезные проблемы со здоровьем Карис, а также ухудшило качество жизни. Для эффективного решения проблемы необходимо было каким-то образом улучшить прилегание маски к измененному профилю.

«Стандартная маска состоит из внешней оболочки, выполненной из жесткого пластика, и хорошо продуманного уплотнителя из гибкого силикона, — объясняет Билл. — Эти уплотнители очень эффективно прилегают к обычным профилям лица и создают положительное давление внутри маски в процессе наполнения легких воздухом. По мере изменения профиля Карис ее опекуны были вынуждены постоянно затягивать ремни маски, чтобы поддерживать оптимальное прилегание стандартного уплотнителя к ее лицу». Однако это только усугубило проблему, поскольку способствовало дальнейшей деформации профиля Карис.

Билл уже менял конструкцию уплотнителя, и обновленная версия хорошо справлялась со своей задачей с 2015 по 2019 год. Однако из-за постоянного изменения формы лица снова начала происходить утечка воздуха. Решить проблему могла только разработка индивидуальной конструкции маски, идеально подходящей для Карис. Это было просто невозможно без сканирования лица и получения точной геометрии профиля. При этом сканирование должно было быть очень быстрым, поскольку без маски Карис не может дышать.

С помощью Artec Eva Lite менее чем за 30 секунд Биллу удалось получить подробный скан профиля Карис. Теперь можно было приступать к разработке индивидуальной маски.

Стандартная внешняя оболочка от оригинальной маски, изготовленная по индивидуальному размеру вставка и силиконовый уплотнитель

Чтобы не приходилось постоянно снимать маску во время примерок и надолго задерживать дыхание, волонтеры отпечатали на 3D-принтере лицо Карис (за основу взяли данные новых сканов). Оригинальный силиконовый уплотнитель аккуратно сняли с внешней оболочки стандартной маски. Затем получили подробный скан наружной кромки жесткой части маски. С помощью ПО для 3D-дизайна Билл в цифровой среде поднимал края оригинальной внешней оболочки таким образом, чтобы она идеально прилегала к лицу Карис. Это было необходимо для изготовления вставки, которую планировалось поместить между маской и уплотнителем. После успешной разработки вставку распечатали на 3D-принтере из ПЛА-пластика. Наконец, внутренний край вставки соединили со стандартной маской, а на внешнюю сторону установили стандартный силиконовый уплотнитель.

Сравнение стандартной маски (слева) и маски, разработанной специально для Карис (справа)

Такие изменения позволили уплотнителю надежно прилегать к лицу Карис и при этом значительно уменьшили давление от ремней маски. Удовлетворительная дыхательная функция была восстановлена, и маску стало удобно носить. Теперь работа продолжается над усовершенствованием формы вставки и дальнейшим улучшением функциональности стандартной маски.

«Карис — удивительная девушка, — делится впечатлениями Билл. — Несмотря на все сложности, с которыми ей приходится сталкиваться, она не утратила оптимистичного и восторженного взгляда на жизнь. Я очень благодарен компании Artec за помощь в приобретении сканера, который позволил нам помощь Карис».

Карис и Давид Аттенборо на ужине, посвященном 50-летнему юбилею Открытого университета в Лондоне (фото предоставлено Открытым университетом)

Решение проблемы с перчатками

Второй задачей для Eva Lite была помощь Хелен, которая живет в отдаленной части Великобритании, на Внешних Гибридских островах. Она родилась без нескольких пальцев и страдает от сильнейшей чувствительности кожи. Из-за этого кожа рук резко реагирует и воспаляется даже от минимальных контактов с различными веществами, включая моющие средства для дома, гигиенические и косметические средства, соки и даже солнечный свет. При появлении такого воспаления Хелен (а она живет одна) испытывает сложности с мытьем, уборкой и даже готовкой, поскольку ей приходится ждать полного заживления кожи. Иногда требуется несколько недель избегать даже малейшего прикосновения к любым из потенциальных раздражителей, чтобы уменьшить реакцию и позволить коже восстановиться.

Кисти рук Хелен (фото предоставлено самой Хелен)

Подобные проблемы обычно решаются использованием одноразовых защитных перчаток или подходящим защитным кремом. Хелен перепробовала множество марок, однако ее гиперчувствительная кожа негативно реагировала абсолютно на все средства. Многие годы она также пыталась приспособиться к использованию обычных защитных перчаток. «Хелен пыталась множество раз: вручную перешивала хлопковые перчатки, обрезала пальцы у стандартных одноразовых перчаток и склеивала отверстия, убирала лишние пальцы перчаток внутрь и фиксировала их под перчаткой, — перечисляет Билл. — Ничего из этого не подошло. Мы даже узнавали, не помогут ли протезы пальцев надежно удерживать перчатки на руках Хелен».

Фонд REMAP также неоднократно пытался узнать, не делают ли где-то в мире перчатки по индивидуальным размерам, но ни одного доступного решения так и не нашлось. Многие годы Хелен сама искала подходящие варианты решения проблемы. В октябре 2018 года Хелен обнаружила, что ее кожа, похоже, хорошо переносит контакты с полисилоксановым каучуком под названием Dragon Skin (такой обычно используют в театральной и киноиндустрии для создания спецэффектов). Теперь задача Билла стала относительно проще, поскольку ему оставалось найти способ изготовить такие печатки из Dragon Skin, которые идеально сядут и будут держаться на руках Хелен.

Первоначально Хелен и Билл думали, что точную копию формы рук можно получить с помощью формовочного геля, который необходимо наносить прямо на кожу. После того, как гель застынет, руки нужно было бы извлечь из формы, а на ее основе получить точную модель конечностей. Хелен была готова пойти на этот шаг, но фонд REMAP не рискнул подвергать кожу потенциальному воспалению, которое могло возникнуть из-за контакта с гелем. Вскоре стало понятно, что единственным безопасным способом получить модели рук являются 3D-сканы: только при наличии цифровой модели можно было бы продолжать проект. Еще одной проблемой стало удаленное местоположение Хелен — даже быстрый визит к ней занимает целых три дня и стоит несколько сотен фунтов. Фонд REMAP даже пытался найти компанию, которая находится ближе к островам и смогла бы отсканировать руки Хелен, но никого так и не нашли. Получается, что продолжить проект можно было только в одном случае: если фонд сделает необходимые 3D-сканы самостоятельно.

Как только REMAP получил 3D-сканер Eva Lite от Патрика Торна, волонтеры, не теряя времени, взялись за работу. В июне 2019 года Билл отправился на Внешние Гибридские острова, чтобы лично познакомиться с Хелен и оцифровать ее руки. После 3D-съемки он отредактировал полученные сканы, добавил манжеты и немного изменил размеры, чтобы новые перчатки можно было надевать и снимать, не прилагая усилий. Следующим этапом была 3D-печать моделей таких перчаток.

«Для реализации своих задач фонду REMAP часто приходится полагаться на добрую волю и щедрость других, — поясняет Билл. — Теперь перед нами стояла задача отпечатать модели перчаток на 3D-принтере, что может быть довольно дорого. Ограниченный размер всех доступных нам 3D-принтеров означал, что каждую форму для перчаток нужно было отпечатывать из двух частей, которые затем нужно было соединить».

Отпечатанные на 3D-принтере копии кистей Хелен.

«Dragon Skin — это состоящий из двух компонентов полисилоксановый каучук. До полного застывания эта смесь является довольно жидкой и может постепенно стекать в самую нижнюю точку формы, — объясняет Билл. — Таком образом, необходимо было разработать вращающееся устройство, которое бы гарантировало равномерное нанесение пленки из Dragon Skin на формы, чтобы полученные перчатки имели допустимо одинаковую толщину».

На рынке представлено множество вариантов полимера Dragon Skin, каждый из которых после застывания имеет разное сочетание прочности и гибкости. Хелен предложили несколько вариантов этого каучука, чтобы понять, какая плотность материала лучше подходит особенностям ее кожи. Она также использовала пробные образцы, чтобы оценить, насколько они подходят в качестве материала для защитных перчаток, и выбрала три из них как потенциально самые подходящие. Затем Билл изготовил несколько пар перчаток разной толщины и с разным количеством слоев, чтобы Хелен могла попробовать их в деле и оценить, какое решение будет самым лучшим.

Первая партия изготовленных по индивидуальным размерам перчаток, а также формы, установленные на вращающееся устройство.

В настоящее время Хелен уже получила эту первую партию и активно тестирует ее. Пока команда разработчиков по-прежнему трудится над усовершенствованием окончательного продукта, она уже заметила разницу. «Если честно, я даже не знаю, как объяснить, насколько легче мне стало работать по дому без торчащих резиновых пальцев от перчаток или подвернутых пальцев тех же перчаток, которые норовят стянуть их с руки», — делится впечатлениями Хелен.

Заключение

В конструкции дыхательной маски и перчаток по-прежнему вносятся дальнейшие улучшения. Однако одно уже очевидно: ни форму лица Карис, ни особенности рук Хелен невозможно было бы точно скопировать без технологии 3D-сканирования. «Сканер Artec Eva Lite помог нам с этой технологией, — радуется Билл. — Без него и без непрерывной поддержки со стороны Патрика мы бы никогда не добились той точности и гибкости, которые нам требовались для создания эффективного решения».

В перспективе фонд REMAP продолжит работу над предоставлением индивидуальных решений тем, чья инвалидность связана с большими повседневными сложностями, и кому приходится преодолевать трудности, о которых мы даже не подозреваем. К сожалению, в эти времена невероятно ограниченных ресурсов часто кажется, что нуждающиеся люди считают, будто про них совершенно забыли те организации, которые, как считают многие из нас, должны предоставлять им всю необходимую помощь.

«Возможность работать с таким фондом, как REMAP — большая честь, — подводит итоги Билл. — Впрочем, как и способность помогать тогда, когда не остается ничего другого».