Tworzenie indywidualnie dopasowanego ochraniacza klatki piersiowej za pomocą skanera 3D EinScan H

• Nazwa: Laboratorium 3D w RMC Innovation
• Lokalizacja: Izrael
• Usługi: Identyfikacja i badanie niezaspokojonych potrzeb klinicznych w celu opracowania i wdrożenia skutecznych rozwiązań
• Potrzeba: Zaprojektowanie indywidualnie dopasowanego ochraniacza klatki piersiowej dla pacjenta z brakiem części klatki piersiowej
• Rozwiązania: skaner 3D SHINING 3D EinScan H oraz drukarka 3D
• Wynik: Niedrogie, nieinwazyjne i indywidualnie dopasowane rozwiązanie w zakresie ochrony klatki piersiowej dla pacjenta

Nieznośny ból po usunięciu guza

Przypadek dotyczy 28-letniego mężczyzny z przerzutowym mięsakiem, nowotworem złośliwym, który rozprzestrzenia się na inne części ciała. Podczas usunięcia guza chirurdzy musieli wyciąć znaczną część jego prawej ściany klatki piersiowej. Spowodowało to u niego silny, paraliżujący ból, utrudniający wykonywanie codziennych czynności. Wspomniał, że nawet korzystanie z transportu publicznego było bolesne; każde najmniejsze, przypadkowe dotknięcie klatki piersiowej sprawiało mu straszne cierpienie.

Pacjent zwrócił się o pomoc do Centrum Medycznego Rabina (RMC), jednej z największych placówek medycznych w Izraelu. RMC jest krajowym liderem w takich dziedzinach jak onkologia, transplantologia i kardiologia. Znajduje się tam również Laboratorium Innowacji, znane również jako RMC Innovation – niewielki zespół zajmujący się rozwiązywaniem wyjątkowych problemów medycznych.

Yarden Mor, kierowniczka działu druku 3D i projektowania w RMC Innovation, otrzymała zlecenie od lekarza pacjenta, dr Inbar Nardi Agmon, i stanęła na czele działań mających na celu rozwiązanie problemu bólu klatki piersiowej u pacjenta. Dzięki doświadczeniu zdobytemu podczas pracy w firmach zajmujących się medycznym drukowaniem 3D i rozwojem produktów specjalizuje się w łączeniu technologii i projektowania w dziedzinie medycyny.

Indywidualnie dopasowana ochrona klatki piersiowej: niezaspokojona potrzeba

Pacjent i dr Nardi Agmon, specjalistka w dziedzinie medycyny wewnętrznej i kardiologii, rozważali kilka opcji, zanim zwrócili się do firmy RMC Innovation.

Początkowo konsultowali się z chirurgami klatki piersiowej i szukali odpowiedniego rozwiązania w Internecie, ale nie znaleźli żadnych produktów odpowiadających jego potrzebom. Jedyne znalezione opcje to ortezy podtrzymujące złamania żeber lub ochraniacze klatki piersiowej przeznaczone do sportów kontaktowych. Obie opcje mają konstrukcję sztywnych pasów na klatkę piersiową i nie można ich dostosować do konkretnych deformacji klatki piersiowej.

Innym potencjalnym rozwiązaniem, które brano pod uwagę, był przeszczep żebra wykonanego z tytanu metodą druku 3D. Jednak taki zabieg byłby wysoce inwazyjny i nieodpowiedni dla pacjenta z nowotworem złośliwym klatki piersiowej. Ponadto opcja ta była kosztowna.

Rozwiązanie w postaci implantu żebra wydrukowanego w 3D. Źródło: ZME Science

Potrzeba pacjenta pozostała niezaspokojona, ale laboratorium 3D w RMC Innovation zajęło się nią za pomocą skanowania 3D.

Wykonanie indywidualnie dopasowanego ochraniacza klatki piersiowej przy użyciu skanowania 3D i druku 3D

W RMC Innovation uznano, że najlepszym rozwiązaniem będzie stworzenie indywidualnie dopasowanego ochraniacza klatki piersiowej. Takiego, który chroniłby odsłoniętą ścianę klatki piersiowej pacjenta, nie powodując przy tym żadnego bólu. Konieczne było wykonanie płytki, która idealnie pokrywałaby ten obszar o unikalnym kształcie.

Aby to osiągnąć, pierwszym krokiem było uzyskanie dokładnego modelu 3D klatki piersiowej pacjenta. Zespół wykorzystał skaner EinScan H, który idealnie nadaje się do skanowania ciała. Ten ręczny skaner 3D jest wyposażony w źródło światła podczerwonego. Skutecznie rejestruje złożone kontury i szczegóły, a jego niewidzialne światło podczerwone zapobiega dyskomfortowi wzrokowemu podczas procesu. Zespołowi 3D Lab udało się zeskanować wrażliwą klatkę piersiową pacjenta w ciągu kilku minut, nie wchodząc z nią w żaden fizyczny kontakt.

Skanowanie za pomocą urządzenia EinScan H (po lewej); model 3D ciała pacjenta (po prawej)

Dzięki zeskanowanym danym zespół projektantów mógł następnie przeprowadzić inżynierię odwrotną w celu stworzenia indywidualnie dopasowanego ochraniacza klatki piersiowej. Wydrukowali w 3D tułów pacjenta w mniejszej skali, aby móc przymierzać różne wersje projektu i znaleźć najlepsze dopasowanie.

Ich celem było znalezienie najlżejszego, najwygodniejszego i najwytrzymalszego rozwiązania poprzez testowanie różnych ustawień druku 3D. Wypróbowali na przykład różne wzory i gęstości druku.

Wydrukowane w 3D modele ciała pacjenta oraz różne modele ochraniaczy klatki piersiowej

Wybrany model został ponownie wydrukowany w rzeczywistych rozmiarach i pokryty miękką wyściółką, aby zapobiec otarciom skóry. Na koniec zamontowano paski. Pacjent aktywnie uczestniczył w całym procesie zakładania i dopasowywania ochraniacza klatki piersiowej, aż do zatwierdzenia ostatecznego rezultatu:

Pacjent noszący swój ostateczny, indywidualnie dopasowany ochraniacz klatki piersiowej.