+7 (499) 322-23-19
Пн-Пт 10-19
Феърфилд
Корзина пуста
Корзина пуста
+7 (499) 322-23-19
Пн-Пт 10-19
Что с моим заказом?
Блог

Создание протезов рук и ног с помощью 3D-печати

14 апреля 2022
696
Поделитесь в соц. сети:

 

Всё более широкое применение напечатанных на 3D-принтере протезов конечностей знаменует собой следующую революцию в медицине. Врачи надеются, что 3D-печать сможет помочь 30 миллионам человек во всем мире, нуждающимся в протезирующих и поддерживающих устройствах. 

В этой статье мы рассказываем о применении 3D-печати при создании бюджетных протезов для финансово ограниченных людей в разных странах. В публикации использован материал с сайта издания theguardian.com, переведенный и дополненный для вас Top 3D Group.

Узнайте больше, прочитав статью. 

 

Содержание: 

 

Проекты 3D-печати протезов в разных странах

Даниэль Омар, 14 лет, с напечатанным на 3D-принтере протезом руки. Фотография: Not Impossible/Project Daniel

 

Джон Ниал (имя изменено) был ещё подростком, когда попал в суданскую партизанскую армию и стал солдатом. Он провел четыре года в боях, пока однажды не наступил на мину.

«Я наступил на неё, и она взорвалась», — вспоминает он. «Взрыв подбросил меня, а затем я посмотрел на свою ногу и обнаружил, что ступни нет».

Товарищи отнесли его в лагерь, но медицинской помощи почти не было. Потребовалось 25 дней, прежде чем он получил надлежащее лечение, за это время у него развился столбняк на одной стороне тела. Наконец, Ниала отправили к границе с Кенией, и его жизнь была спасена только тогда, когда его передали команде Красного Креста.

Теперь, десятилетие спустя, он живет в лагере беженцев в Джубе. Он играет в баскетбол на инвалидных колясках за команду своей страны, но по лагерю уже ходит пешком, благодаря протезу. Это дольше, чем ехать на коляске, но позволяет освободить руки, чтобы нести такие вещи, как еда и вода.

Такие истории о жизнях, опустошенных конфликтами или болезнями, слишком распространены в развивающихся странах. В отсутствии руки или ноги нет ничего хорошего, где бы вы ни жили, но для людей в бедных странах оно особенно тяжело. 

Некоторые из них стали жертвами конфликтов, другие родились с врожденными заболеваниями, третьи попали в ДТП. В Кении половина пациентов хирургических отделений попала туда с дорожными травмами. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, около 30 миллионов человек, таких как Ниал, нуждаются в протезах конечностей или других приспособлениях для передвижения, но менее 20% от этого числа имеют их.

Протезы могут требовать многочасовой работы опытного специалиста в производстве и подгонке и, по данным ВОЗ, в бедных странах не хватает 40 000 обученных протезистов. Существенны также временные и финансовые затраты пациентов, которым, возможно, придется преодолевать большие расстояния для получения лечения, которое может занять около пяти дней — для оценки их потребностей, изготовления протеза и подгонки его к культе, что также может создать сложности пациенту, которому необходимо работать каждый день для сохранения своей жизни. 

На помощь может прийти 3D-печать, которая всё больше внедряется в медицину. Это неудивительно, учитывая, что её ключевое преимущество заключается как раз в возможности быстрого и экономичного создания персональных изделий, что особенно актуально в медицине.

Специалисты разработали технологии 3D-печати кожи для пострадавших от ожогов, трубок для интубации младенцев, деталей для реконструкции фрагментов лица больных раком, ортопедических имплантов для пенсионеров. 

Кстати, подробнее о био-3D-печати вы можете прочитать в нашей статье «Обзор применения 3D-принтеров в медицине».

Быстро развивающаяся технология позволила изготовить более 60 миллионов индивидуальных корпусов слуховых аппаратов и ушных вкладышей, а также ежедневно производить тысячи зубных коронок и мостов на основе результатов 3D-сканирования зубов, заменяя традиционные методы моделирования по слепкам, использовавшиеся веками. Хирургия челюсти и операции по замене коленного сустава теперь тоже обычно выполняются с использованием хирургических шаблонов, напечатанных на 3D-принтерах. Поэтому неудивительно, что эта технология вызвала интерес в связи с возможностью использования ее в протезировании. 

Детальнее о 3D-печати экзопротезов и других медицинских изделий читайте в статье «3D-печать Farsoon в медицине»

Айвен Оуэн — американский художник, который любит делать «странные гиковские гаджеты» для использования в кукольных и бюджетных фильмах ужасов. В 2011 году он создал простую механическую руку для стимпанк-конвента, шипастые пальцы которой управлялись тросами от петель, надетых на его собственные пальцы.

 

 

Он опубликовал видео, которое увидел плотник из Южной Африки, потерявший четыре пальца в результате несчастного случая с циркулярной пилой. Они начали обсуждать планы прототипа протеза руки, что привлекло внимание матери пятилетнего мальчика по имени Лиам, который родился без пальцев на правой руке.

Она хотела крошечную копию их руки, но Оуэн понял, что ребенок быстро вырастет из всего, что они сделают, поэтому необходимо использование 3D-печати. 

«Если бы мы могли разработать дизайн, пригодный для печати, можно было бы масштабировать и перепечатывать конструкцию по мере роста Лиама, что, по сути, позволило бы его устройству расти вместе с ним», — сказал он.

Поэтому художник убедил производителя 3D-принтеров пожертвовать две машины и разработал то, что было заявлено как первая механическая рука, напечатанная на 3D-принтере. 

 

 

Важно отметить, что вместо того, чтобы запатентовать эту работу, Оуэн опубликовал файлы с открытым исходным кодом, чтобы любой мог получить к ним доступ, что позволило другим совместно работать, использовать и улучшать проекты.

Это переросло в проект Enabling The Future — “Делая возможным будущее”, — сеть с 7000 участников в десятках стран с доступом к 2000 3D-принтеров, которые помогают делать протезы рук для нуждающихся. Один школьник в Калифорнии, например, напечатал новую руку для местного учителя.

 

Художник Айвен Оуэн с некоторыми из своих творений. Фото: Синди Карпиен/NPR

 

Часто эти протезы предназначены для детей, поскольку многим не нравится вес, внешний вид, сложность и стоимость современных протезов, которые могут включать в себя вставку руки в силиконовый рукав и использование ремней на спине, чтобы удерживать устройство на месте — такие руки стоят тысячи фунтов и их необходимо заменять каждые пару лет, по мере взросления ребенка. Версии, напечатанные на 3D-принтере, стоят около 40 фунтов стерлингов, бывают любого цвета и выглядят как веселая игрушка, поэтому они часто более привлекательны, несмотря на то, что менее сложны и функциональны.

Хорхе Зунига, научный сотрудник исследовательского отдела биомеханики Университета Небраски в Омахе, услышал об этом проекте по радио в своей машине. Он слушал вполуха, но, придя домой, начал играть в бейсбол со своим четырехлетним сыном и заметил, насколько важно хватание предмета для развития ребенка.

В течение следующего месяца он разрабатывал модель протеза, который максимально точно имитировал бы человеческую руку, только для того, чтобы его работа была немедленно отклонена его сыном. 

«Он сказал мне, что детям нужна рука, похожая на руку робота».

 

Протез Cyborg Beast

 

Из этого разговора и открытых исходников появился Cyborg Beast (“Зверь-киборг”) — проект по разработке недорогих протезов рук футуристического вида. 

«С помощью 3D-печати можно делать все, что угодно», — сказал Зунига, который сейчас возглавляет команду из семи человек. «Мы верим, что это произведет революцию в области протезирования. Это снизит затраты во всем мире и даст инженерам, пациентам и врачам возможность модифицировать протезы рук по своему усмотрению. И они могут быть любого цвета».

 


Фото: cyborgbeast.org

 

Когда интервьюер подметил, что дизайн этого протеза похож на игрушку, Зунига был в восторге: 

«Это здорово! Мы хотим, чтобы дети воспринимали это как игрушку», — сказал он. «Это переходное устройство. Многие дети не любят протезы, какими бы хорошими они ни были в наши дни, потому что у них может быть крючок вместо руки, и им нужна помощь, чтобы надеть жгут, что детям не нравится. Так что это должно помочь преодолеть разрыв, помочь им привыкнуть к идее ношения протеза. 

У нас был пациент — ребенок без плеча, мы разработали устройство, которое весит столько же, сколько отсутствующая рука. Это означало, что он не только получил новую руку, которая помогала ему в повседневной жизни, но и равномерную нагрузку на позвоночник, которая помогла избежать связанных с постоянной неправильной нагрузкой болезней и ухудшения осанки. С помощью 3D-технологий такие вещи делать намного проще».

Примечательно, что даже люди, у которых нет 3D-принтера, могут получить функциональную детскую руку по цене билета в театр в течение 24 часов. Зунига говорит, что по всему миру используется не менее пятисот “Зверей-киборгов”, а дизайн был скачан пользователями более 48 000 раз. Он привез его в свою родную страну, Чили, где руководит лабораторией детской ортопедической 3D-печати, и недавно получил запросы на чертежи из Нигерии.

«На данном этапе меня беспокоит то, что некоторые материалы могут плавиться при нагреве. Этот тип протеза еще не очень хорошо работает, но имеет огромный потенциал для использования с лучшими доступными материалами в развивающихся странах. На данный момент мы все еще находимся на стадии младенчества».

Еще одно направление экспериментов с этой технологией — «Проект Дэниэл» в Нубийских горах Судана. В разгар продолжающейся гражданской войны, доктор Том Катена работает единственным постоянным врачом для полумиллиона человек, находящихся в зоне ответственности Госпиталя милосердия Богородицы. 

  

 

Этот отважный медик почти десятилетие игнорировал взрывы бомб, отсутствие электричества и нехватку воды, делая все, от приема родов до ампутации конечностей.

«Нас деморализует ампутация рук. У нас много людей с ампутированными руками, выше и ниже локтя, из-за здешней войны и общего отсутствия медицинской помощи. И это в аграрном обществе, где почти каждый ведет натуральное хозяйство. Если у кого-то нет руки, он не очень функционален в этом обществе. Люди становятся полностью зависимыми от семьи и с большим трудом заключают браки, что также очень важно в этом обществе» — написал Катена в письме.

Идея использовать 3D-печать для помощи возникла тогда, когда Мик Эбелинг, американский кинопродюсер и филантроп, узнал о нашей больнице в то же время, когда он узнал о ведущейся работе над недорогими протезами рук. 

В поисках информации о Катене Эбелинг прочитал об одном из его пациентов, Дэниеле Омаре — 12-летнем мальчике, который обхватил руками дерево, чтобы защитить себя во время воздушной атаки. Его лицо и тело были защищены, когда рядом взорвалась бомба, но обе руки мальчика были оторваны.

Эбелинг отправился в Нубийские горы с 3D-принтерами и, работая с персоналом больницы, оснастил около дюжины человек новыми руками. 

«К сожалению, через некоторое время эти люди перестали пользоваться протезами, так как считали их слишком громоздкими. 3D-модель была хороша, проста в изготовлении и недорога, но здесь этот подход не сработал настолько хорошо. Возможно, с некоторой доработкой методов применения, 3D-принтеры еще смогут оказаться очень полезными для людей с ампутированными конечностями», — сказал Катена. 

 

Не только руки, но и ноги 

Несмотря на все страдания и трудности, связанные с потерей рук, куда более серьезной проблемой в бедных странах становится потеря нижних конечностей, так как она приводит к потере подвижности. Инвалидные коляски стоят дорого и их может быть трудно использовать, когда на дорогах выбоины, улицы грязные, а тротуаров нет. Без протеза людям трудно носить воду, готовить еду и, прежде всего, работать. Это отбрасывает их назад к своим семьям и общинам, усугубляя любые лишения и бедность.

Группа, которая провела почти три десятилетия, пытаясь решить эти проблемы, это Exceed — британская благотворительная организация, созданная дипломатами и учеными по просьбе правительства Камбоджи, для помощи тысячам выживших жертв пехотных мин. 

Картинка: exceed-worldwide.org

 

Она работает в пяти азиатских странах, обучая людей в школах протезирования и ортопедии. В Камбодже почти 9000 человек, выживших после подрыва на минах, нуждаются в протезах, хотя в наши дни дорожно-транспортные происшествия являются более вероятной причиной инвалидности.

Картинка: exceed-worldwide.org

 

«Если вы носите протез, вы инвалид примерно на 10 минут утром, пока принимаете душ, потом надеваете ногу и идете на работу. Если же у вас его нет, то ваши руки будут заняты костылями, и не сможете даже принести напитки к столу. Без протеза нет перспектив, ты просто возвращаешься домой и полагаешься на добрую волю своей семьи», — сказал Карсон Харт, протезист и исполнительный директор Exceed. 

Даже не недостаток денег лишает людей этих устройств, ведь упрощенные модели стоят недорого, а доступные китайские разработки быстро совершенствуются, и компоненты протеза могут стоить всего 30 фунтов стерлингов — наибольшим препятствием является отсутствие обученных техников для установки протезов. 

На Филиппинах около 2 миллионов человек нуждаются в протезировании или ортопедии, а фактически там работают только девять полностью подготовленных специалистов, каждый из которых может лечить не более 400 пациентов в год. Конечно, больше будущих специалистов проходит обучение по новому четырехлетнему курсу, но их всё еще недостаточно.

 

Техник-ортопед Мозес Кависа собирает искусственную ногу, распечатанную на 3D-принтере, в больнице CoRSU в Уганде. Фотография: Исаак Касамани/AFP

 

Основные сложности и их решение 

Ключевым для техника при подгонке протеза является понимание патологии культи, которая отличается у каждого человека. Подгонка — долгий процесс, который может занять неделю, особенно при физиотерапии для новых пациентов, которая длится три дня. Это грязная и тяжелая работа, включающая замешивание и лепку гипса, и протезист, приехавший в сельскую местность, должен возить 20-килограммовые упаковки гипса с собой.

С помощью 3D-сканера цифровое изображение можно сделать за полчаса и отправить по электронной почте.

Компания Exceed начала семимесячное испытание применения 3D-принтеров в Камбодже, совместно с Nia Technologies — инновационной канадской некоммерческой организацией.

 

Фото: niatech.org

 

«Вы не можете просто ворваться в эти новые технологии, но если сделать всё правильно — рост будет экспоненциальным», — сказал Мэт Ратто из Nia Technologies.

Nia также разворачивает свой проект 3D PrintAbility в Танзании и Уганде, где всего 12 протезистов обслуживают около 40 миллионов человек; на момент написания, во всех шести государственных клиниках этих стран закончились материалы.

 

3D-печатные гильзы протезов, фото: niatech.org

 

В Уганде команда работает с больницей CoRSU в Кисуби — специализированным реабилитационным центром для детей с ограниченными возможностями. 

Техник-ортопед Мозес Кависа сказал, что они нашли эту технологию более легкой и быстрой в использовании, а также удобной для людей в отдаленных сельских районах:

«Раньше изготовление конечности занимало пять дней, и пациенту приходилось тратить много времени. Сейчас это занимает всего два дня, так что в больнице они проводят гораздо меньше времени. Также меньше отходов материала, поэтому для такой страны, как наша, это может очень помочь, сократив расходы».

Первым человеком в  CoRSU, испытавшим напечатанное на 3D-принтере устройство, была четырехлетняя девочка, семья которой до этого должна была носить ее на руках. 

 

Фото: niatech.org

 

«Когда она родилась, у нее на правой ноге не было ступни», — сказал ее старший брат. «Ей было очень трудно ходить, играть с другими детьми. Она может быть одинокой. Но когда ей дали ногу, она смогла бегать с другими, играть с другими».

 

Без фанатизма 

Мэтт Ратто, главный научный сотрудник Nia, руководивший разработкой проекта, признался, что только когда он увидел серьезного ребенка в красном платье, начавшего ходить, он понял, что его технология действительно работает. 

Но, как и его коллеги, он призывает к осторожности: 

«Мы окружены ажиотажем вокруг 3D-печати, с сумасшедшими и нелепыми заявлениями. Мы должны быть осторожны. Многие из этих технологий терпят неудачу не по инженерным причинам, а потому, что они не предназначены для развивающихся стран. Вы не можете просто ворваться в эти новые технологии».

Цель Ratto — использовать технологию 3D-печати для оснащения 8000 человек повышающими мобильность устройствами в течение пяти лет, примерно на 20 объектах в пяти бедных странах. 

 

Перспективы 

«Если мы все сделаем правильно, рост может быть экспоненциальным. Если мы сгладим перегибы и разработаем лучший способ помочь клиницистам, я думаю, мы увидим на графике что-то вроде кривой хоккейной клюшки. Но мы не должны ошибаться, двигаться слишком быстро или преувеличивать потенциал».

Достойная осторожность и предусмотрительность. Тем не менее, недооценивать потенциал применения 3D-технологий в протезировании тоже не стоит, чему мы уже увидели множество подтверждений.

Для выбора и приобретения сертифицированных для медицинского применения 3D-принтеров и биосовместимых материалов необходимо получить консультацию специалиста — обращайтесь в Top 3D Shop, наши сотрудники помогут выбрать оборудование и материалы именно под ваши задачи.

Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:
Эта информация оказалась полезной?

Да Нет


Комментарии

  • Ещё никто не оставил отзывов к записи.

Написать комментарий

Оцените статью
Читайте также
26 августа 2020 30458
Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
Что такое экзоскелет, где он используется и чем полезен.
Читать далее
24 марта 2022 247
[КЕЙС] EinScan-SE в срочном создании индивидуальных слуховых аппаратов
Рассказываем о создании индивидуальных ушных вкладышей слуховых аппаратов в день заказа с применением 3D-сканера Shining 3D EinScan-SE.
Читать далее
11 ноября 2021 564
3D-печать Farsoon в медицине
Рассказываем о применении 3D-печати на 3D-принтерах Farsoon в медицине.
Читать далее
02 июля 2021 1239
[КЕЙС] 3D-печать металлами в стоматологии
Рассказываем о применении 3D-печати металлом в зуботехнической лаборатории, выгодах и преимуществах такого применения, используемых материалах и оборудовании.
Читать далее
10 декабря 2021 534
[КЕЙС] Цифровые технологии в ортодонтии: опыт крупнейшей лаборатории в Великобритании
Рассказываем о применении цифровых технологий в ортодонтии, в частности — об использовании фотополимерных 3D-принтеров Formlabs и оборудования Stratasys в крупной английской лаборатории.
Читать далее
Технопарк «Калибр», Годовикова, 9, строение 16, офис 1.2 Москва, Россия +7 (499) 322-23-19