Skanowanie 3D – Einstar – urządzenia wspomagające drukowane w 3D – 1024x811

Studia przypadków

Opublikowano 19 lipca 2023 r.

Tworzenie urządzeń wspomagających drukowanych w 3D dla pacjentów po amputacji w Sierra Leone

Dowiedz się, w jaki sposób organizacja 3D Sierra Leone wykorzystuje skanowanie 3D i druk 3D do tworzenia urządzeń wspomagających (np. protez).

Urządzenia wspomagające drukowane w 3D (np. protezy) stają się w Afryce Zachodniej coraz bardziej dostępne i przystępne cenowo niż kiedykolwiek wcześniej. Dowiedz się, w jaki sposób organizacja 3D Sierra Leone wykorzystuje skanowanie 3D i druk 3D, aby to umożliwić.

Nazwa: 3D Sierra Leone, Fundacja na rzecz Druku 3D w Krajach Rozwijających się
Rodzaj: Organizacja non-profit
Lokalizacja: Masanga, Sierra Leone
Cel: Produkcja przystępnych cenowo urządzeń wspomagających drukowanych w 3D
Potrzeba: Nowoczesne, elastyczne i skalowalne rozwiązania 3D w ramach usprawnionego procesu pracy
Rozwiązania:
- Seria EinScan firmy SHINING 3D
- Oprogramowanie 3DMedX dostosowane do indywidualnych potrzeb
- Drukarki 3D Ultimaker

3D-printed-assistive-devices-lower-leg-amputees-3D-Sierra-Leone-1024x768

Gama protez wykonanych przez firmę 3D Sierra Leone. Źródło:3D Sierra Leone

Trudna sytuacja w sektorze medycznym

To fakt: kraje Afryki Zachodniej borykają sięz poważnym niedoborem personelu medycznego.

Niecałe dziesięć lat temu Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) opublikowała alarmujące statystyki ilustrujące ten„drenaż mózgów w sektorze medycznym”. W 2015 roku w Sierra Leone na ponad 6 milionów mieszkańców przypadało 136 lekarzy – co daje niski wskaźnik wynoszący zaledwie0,2 lekarza na 1000 osób.

Ten brak infrastruktury medycznej można częściowo przypisać dwóm poważnym przeszkodom, z którymi kraj ten musiał się ostatnio zmierzyć: wojnie domowej (1991–2001) oraz epidemii wirusa Ebola (2014–2016).

Ponadto ponad dwie trzecie obecnych pracowników służby zdrowia pracuje na obszarach miejskich, co sprawia, że społeczności wiejskiesą jeszcze bardziejodcięte od opieki zdrowotnej. Jednak zarówno mieszkańcy miast, jak i wsi pilnie potrzebują pomocy medycznej.

Szczególnie częste sąamputacje, co wynika z połączenia takich czynników, jak infekcje, skomplikowane rany, wypadki drogowe oraz nadmiernie długi czas oczekiwania na konsultacje.

Mariatsu straciła rękę podczas wojny domowej około 25 lat temu. Kiedyś przez cały dzień ukrywała kikut pod ubraniem, czując się zawstydzona i niepewna siebie. Teraz z dumą nosi swoją estetyczną protezę, która pomaga jej również lepiej radzić sobie z codziennymi czynnościami. Źródło i autor zdjęcia: 3D Sierra Leone

3D Sierra Leone oraz Fundacja „Druk 3D w krajach rozwijających się”

W tym kontekście holenderska grupa badawcza stworzyła projekt 3D Sierra Leone, a w konsekwencji Fundację „Druk 3D w krajach rozwijających się”. Projekt ten skupiał się głównie na projektowaniu i produkcji przystępnych cenowo protez. Jedna z założycielek organizacji, dr Merel Van der Stelt, wyjaśnia:

„Bardzo niewiele osób w krajach o niskim i średnim dochodzie ma dostęp do profesjonalnych i przystępnych cenowo protez. (…) Naszym celem jest dostarczanie niedrogich, wykonywanych na zamówienie protez drukowanych w 3D oraz zapewnienie lokalnemu personelowi kompletnego rozwiązania obejmującego skanery 3D i oprogramowanie oparte na sztucznej inteligencji”.

Dzięki dzieleniu się wiedzą na temat nowoczesnych technologii grupa stopniowo umożliwia lokalnemu personelowi samodzielne działanie i rozszerza zasięg pomocy na jeszcze większą liczbę mieszkańców Sierra Leone.

Zespół 3D Sierra Leone zaprezentował kilka fragmentów swojej inspirującej pracy w krótkim filmie (zamieszczonym poniżej), za co otrzymał nagrodę specjalną na festiwalu filmowym „Health for All” organizowanym przez WHO w 2022 roku.

Urządzenia wspomagające drukowane w 3D z wykorzystaniem skanowania 3D i sztucznej inteligencji

Organizacja 3D Sierra Leone otworzyła swoje laboratorium w 2018 roku wszpitalu Masanga, aby realizować swój cel, jakim jest zapewnienie niedrogich protez lokalnym osobom po amputacji. Zespół wykorzystuje skanowanie 3D, oprogramowanie CAD oraz druk 3D, aby osiągnąć ten cel.

Skanowanie 3D pacjentów

Pierwszym kluczowym etapem procesu jest wykonanie trójwymiarowego skanu kikuta pacjenta. W tym celu organizacja 3D Sierra Leone rozpoczęła pracę od skanera 3D EinScan Pro firmy SHINING 3D.

Urządzenie to zostało im wypożyczone na samym początku przez MakerPoint, holenderskiego dostawcę technologii 3D i partnera firmy SHINING 3D.

W 2019 roku firma SHINING 3D przekazała laboratorium skaner 3D EinScan Pro 2X Plus. W kolejnych latach firma przekazała również skanery EinScan H i Einstar . Te łatwe w obsłudze, ręczne urządzenia umożliwiają bezbolesne, bezkontaktowe skanowanie 3D całej kończyny pacjenta.

Ponadto skanery 3D są w stanieszybko rejestrować i przetwarzać dane. Według badania kohortowego przeprowadzonego przez organizację 3D Sierra Leone cały proces zajmuje zaledwie około 15 minut, wliczając w to przygotowanie skanera i kliniczną ocenę kikuta. (Pełny tekst badania można przeczytać tutaj.)

3D-scanning-Einstar-for-3D-printed-assistive-devices-1024x811

Pracownicy organizacji 3D Sierra Leone wykorzystujący urządzenie Einstar do rejestrowania danych 3D w odległej lokalizacji. Źródło: Merel Van der Stelt

Kolejną główną zaletą skanerów 3D EinScan firmy SHINING 3D jest ich przenośność. Zespół 3D Sierra Leone może zabrać je w teren, niezależnie od tego, jak daleko znajduje się od laboratorium. Wystarczy tylko przenośny akumulator do zasilania skanera i laptopa, aby móc przenieść dane z powrotem do laboratorium.

Projektowanie CAD z wykorzystaniem sztucznej inteligencji

Gdy dane 3D są już gotowe, pracownicy mogą przystąpić do projektowania wprogramie 3DMedX. Jest to specjalnie opracowane rozwiązanie CAD dla medycyny, stworzone przez zespół 3D Lab w Centrum Medycznym Uniwersytetu Radboud.

Obecnie oprogramowanie to oferuje półautomatyczny proces projektowania protez podudzia. Dzięki temu zespół może zaprojektować lejek protezy w zaledwie 2 minuty. Kluczem do tego przełomu jest algorytm oparty na sztucznej inteligencji, który wykorzystuje dane pochodzące od holenderskiej firmy protetycznej. Dzięki temu 3DMedX może przewidzieć kształt leja protezy na podstawie wcześniejszych przypadków i danych dotyczących pacjentów.

Członkowie zespołu 3D Sierra Leone korzystają z oprogramowania 3DMedX do tworzenia protezy poniżej kolana. Źródło: Merel Van der Stelt

Rozwiązanie to nie tylko przyspiesza obecne procesy zespołu, ale także ułatwia wdrażanie i szkolenie nowych pracowników, niezależnie od ich poziomu wiedzy z zakresu IT lub protetyki.

„Lokalni pracownicy mogą obecnie samodzielnie obsługiwać skaner 3D, a także samodzielnie projektować protezy za pomocą naszego nowo opracowanego oprogramowania. Nadal potrzebują szkolenia, ale większość zadań potrafią wykonać samodzielnie” – mówi nam Merel.

Ponadto firma SHINING 3D zapewnia wsparcie w zakresie integracji oprogramowania skanera EinScan H bezpośrednio z systemem 3DMedX. Lokalni protetycy wkrótce będą mogli korzystać z jednego, prostego oprogramowania podczas produkcji protez, zamiast z kilku różnych programów.

Drukowanie projektów w 3D

Po zakończeniu procesu projektowania organizacja 3D Sierra Leone wysyła plik do jednej ze swoich drukarek 3D, przekazanych w ramach darowizny przez holenderskiego producenta drukarek 3D, firmę Ultimaker. Drukarki te wykorzystują technologię Fused Filament Fabrication ( FFF), w której pasmo tworzywa sztucznego topi się w dyszy, umożliwiając tworzenie obiektów w 3D.

Laboratorium druku 3D organizacji 3D Sierra Leone, w którym widoczne są dwie drukarki 3D Ultimaker oraz skaner EinScan Pro 2X Plus. Źródło:3D Sierra Leone

Jest to ekonomiczna metoda druku 3D , która pozwala na wykonanie protez w ciągu około 12–14 godzin. Biorąc pod uwagę cały proces oraz związane z nim koszty (np. wynagrodzenia, media), koszt jednego urządzenia wynosi dla zespołu około 100 euro.

Dla pacjentów ostateczna cena wynosi jednak zaledwie około 15 euro. To prawdziwe błogosławieństwo w kraju, w którymśredni dochód wynosi zaledwie nieco ponad 40 dolarów miesięcznie.

Wnioski

Zespół 3D Sierra Leone poczynił fantastyczne postępy w realizacji swojego celu, jakim jest dostarczanie niedrogich, drukowanych w 3D urządzeń wspomagających. Łączą oni skanowanie 3D i druk 3D za pomocą intuicyjnych rozwiązań programowych, tworząc proces szybki i łatwy do opanowania.

Organizacja 3D Sierra Leone jest na dobrej drodze do dalszego rozszerzenia swojej działalności i pomocy jeszcze większej liczbie pacjentów. Miejmy nadzieję, że uda jej się rozszerzyć zasięg działania na inne kraje rozwijające się, które potrzebują niedrogich, indywidualnie dopasowanych urządzeń wspomagających.

Cieszymy się, że przekazane przez nas skanery 3D są wykorzystywane w tak znaczącym projekcie i liczymy na dalszą długoterminową współpracę. Jeśli Państwo lub Państwa organizacja non-profit również chcielibyście pracować z wykorzystaniem skanowania 3D, prosimy o kontakt, abyśmy mogli sprawdzić, w jaki sposób możemy pomóc.