Usare Artec Eva per la creazione di manichini iperrealistici per l'addestramento medico per il Covid-19

Fin dalla sua fondazione, Lifecast Body Simulation (Lifecast BodySim), si è posta come pietra miliare nell'industria cinematografica grazie ai suoi corpi artificiali, così realistici che molte persone avrebbero difficoltà a distinguerli da una persona reale.

Da cruente scene di guerra, agli effetti speciali, al soprannaturale, il team con sede negli Elstree Studios di Londra ha collezionato un successo dopo l'altro in produzioni come Black Hawk Down, Salvate il soldato Ryan, le serie Fast and Furious e molte altre. Ma, dopo diversi anni di creazioni di manichini per produzioni cinematografiche, sono stati avvicinati da due operatori sanitari che avevano in mente qualcos'altro: la formazione medica.

I sistemi respiratori vengono testati su manichini dotati di cateteri che replicano le funzioni polmonari. (Foto da @Lifecastbodysim su Instagram)

"Dave e Rob sono due paramedici esperti che hanno lavorato in tutto il mondo così come in zone di guerra", afferma Tristan Schoonraad, artista e scultore britannico noto ai più come Schoony. "Sono venuti da noi e hanno detto: 'Questi corpi iperrealistici sarebbero davvero utili per allenarci'." Oltre al suo lavoro con Life3d Studios, che fornisce soluzioni di stampaggio, scansione 3D e stampa principalmente nei campi del cinema, della TV e dell'arte, Schoony opera anche come regista presso Lifecast BodySim insieme a suo padre John Schoonraad, co-fondatore e direttore creativo.

Prima dell'inizio della pandemia, Lifecast BodySim era già coinvolto nel settore. "Abbiamo collaborato con professionisti della medicina per anni", dice John Schoonraad. "Di recente, c'è molto più interesse in questo campo – e noi siamo le uniche persone che svolgono questo tipo di attività."

Il 23 marzo, appena due settimane prima che il Regno Unito entrasse nella fase di blocco della pandemia di Covid-19, Lifecast BodySim donò cinque dei loro corpi, o manichini come sono conosciuti in termini medici, agli ospedali NHS Nightingale – ospedali temporanei per la terapia intensiva creati come parte della risposta del Regno Unito al Covid-19.

Inizialmente, 2000 membri del personale medico nel Regno Unito sono stati formati su questi manichini per malattie correlate al Covid-19 come complicazioni e difficoltà respiratorie – permettendo di focalizzare la formazione sul lavoro con respiratori, ventilatori e incubatori.

I manichini realistici vengono utilizzati per l'allenamento correlato ai test Covid-19, alle malattie respiratorie e altro ancora. (Foto da Lifecast Body Simulation)

In situazioni di emergenza – e nel caos che il Covid-19 ha portato nelle strutture mediche di tutto il mondo – l'accuratezza e la precisione sono fondamentali. "Puoi causare molti danni se esegui una di queste procedure in modo errato", afferma John Schoonraad. “Se lavori su un corpo in silicone, quando avrai a che fare con quello reale non sembrerà la prima volta; l'avrai già fatto prima."

Per garantire che i corpi siano iperrealistici, il processo di creazione di questi manichini deve essere dettagliato e approfondito. Soprattutto per catturare e ricreare i dettagli di una testa umana, la dedizione di Artec Eva ai dettagli è essenziale.

Uno scanner 3D a luce strutturata specializzato nella creazione di modelli 3D strutturati e precisi, Artec Eva è ideale per oggetti di medie dimensioni come sistemi di scarico per moto, attrezzature da costruzione o, in questo caso, un corpo umano. Sicuro da usare su qualsiasi superficie, compreso l'occhio umano, Eva è rapido, preciso e altamente accurato.

Per secoli, si è ricorso a un processo noto come life casting per creare copie 3D di corpi umani viventi attraverso calchi e stampaggio. Oggi è ancora comunemente usato nell'industria cinematografica e del design, e include tecniche come per esempio fare una pasta di alghe secche da utilizzare per creare uno stampo. Solo una testa richiederebbe 20 minuti per creare uno stampo, più ore di preparazione e molto lavoro dopo, stima Schoonraad. In totale, un intero corpo impiegherebbe almeno tre ore dall'inizio alla fine, rispetto ai pochi minuti che occorrono con la scansione.

Mentre il life-casting ha attualmente il vantaggio della familiarità e consente di catturare i dettagli in uno stampo realizzato direttamente dal corpo – saltando il processo di stampa e modellazione – l'industria si sta muovendo sempre di più verso la scansione 3D da utilizzarsi per singole parti o per l'intero processo.

A Lifecast BodySim, il life casting viene spesso usato in tandem con Artec Eva – ad esempio usando Artec Eva per le teste e il life casting per il resto del corpo – ma l'uso di Eva ha mostrato alcuni chiari vantaggi, specialmente quando si lavora con persone anziane che possono trovare difficile il processo.

“Quando eseguiamo la scansione delle persone otteniamo un'impressione molto più realistica. A differenza del life cast, ad esempio si possono tenere gli occhi aperti”, afferma John Schoonraad. Un altro vantaggio della scansione 3D è che la sua velocità consente scansioni aggiuntive per catturare le espressioni facciali o le posizioni del corpo necessarie, nel caso in cui tu sia arrivato a metà scansione e non ti piacciano i risultati. Dice Schoonraad.

"Essere sottoposti a life casting non è la cosa più piacevole del mondo, ma il processo di scansione è rapido, facile e preciso", afferma. “Con la scansione devi solo stare a braccia aperte per alcuni minuti. E può essere fatto ovunque – in hotel come in studio. La scansione è la soluzione migliore."

Dopo la scansione del soggetto, i dati vengono elaborati in Artec Studio e quindi stampati. "Quindi prendiamo le stampe, le perfezioniamo con la scultura e produciamo uno stampo", afferma John Schoonraad.Durante questa fase, viene utilizzata l'argilla Monster (un'argilla malleabile ricca di plasticità e con una qualità elastica unica), che consente di aggiungere anche i dettagli più fini come le rughe. Con questo stampo, viene utilizzato del silicone per creare corpi iperrealistici.

Uno dei tocchi finali per aggiungere dettagli iper realistici è l'uso di veri capelli. Questa parte del processo è svolta da Gracie Schoonraad, una parrucchiera professionista e moglie di Tristan Schoonraad.

"Una volta che i corpi sono pronti, i loro capelli – umani e di yak – vengono applicati", dice Gracie, che si occupa di cucire i capelli sulle teste, le ciglia e le sopracciglia un filo alla volta. “Creare qualcosa di così realistico è sicuramente difficile. Non appena aggiungi peli e capelli veri, crei davvero qualcosa di simile alla vita.”

E i manichini si spingono ben oltre il loro incredibile realismo: si sono evoluti fino a un livello in cui possono essere realizzati con capacità respiratorie e caratteristiche interne, afferma John Schoonraad, incluse la capacità di misurare il polso e simulare la respirazione. Inoltre, "ognuno dei nostri manichini ha una videocamera nella sua gola", dice. Viene utilizzata per l'addestramento all'intubazione, consentendo al personale medico di esercitarsi a infilare i tubi in gola in modo corretto. "Se guardi in fondo alla gola di uno dei nostri manichini, sembra esattamente una vera gola umana."

La scansione 3D è stata usata anche per assemblare e testare digitalmente i componenti dei manichini, compresi gli organi interni, per creare prototipi digitali di pezzi ancora da fabbricare, o per scansionare e stampare parti che sarebbero troppo difficili da modellare, come ad esempio una cassa toracica.

La scansione viene spesso utilizzata per creare repliche accurate degli organi interni. (Immagine da Life3D Studios)

"La gabbia toracica nella foto si basa su una tecnologia che consente di eseguire un'ecografia simulata su particolari manichini", afferma Jasper Turner di Life3D Studios. "Doveva corrispondere al design di una gamma esistente che prevedeva solo una mezza gabbia toracica". Si è ricorso alla scansione e alla duplicazione per incorporare una replica accurata della tecnologia e del design esistenti: il set completo è stato quindi aggiunto al manichino in silicone.

Fin dalle loro origini, solo tre anni fa, Lifecast BodySim si è ampliato per includere clienti a livello globale. "Le persone che comprano i nostri manichini sono in India, Australia, Germania, Francia, Arabia Saudita – in tutto il mondo", afferma John Schoonraad. Per soddisfare gli operatori sanitari negli Stati Uniti, è stato aperto anche un centro di produzione in Florida. Idealmente, viene creato un corpo alla settimana, ma lavorando a diversi corpi nel loro studio, e seguendo la riduzione del volume di lavoro per aderire alle normative Covid-19, vengono prodotti più di 15 manichini ogni mese.

Una volta realizzati con uno stampo, i manichini in silicone sono resi iperrealistici con dettagli come capelli, rughe e funzioni corporee simulate. (Foto da Life3D Studios)

Patrick Thorn di Patrick Thorn 3D vede il valore e l'importanza crescente di questo lavoro nel mondo di oggi. "Nel corso degli anni ho visto produrre parti di corpi, organi, scheletri e simili", dice. “Tuttavia, ora con regole e regolamenti ancora più severi, il personale medico ha bisogno di metodi di formazione più che mai realistici. Life 3D, con la sua abilità, è capace di dare vita a mezzi di formazione realistici da modelli completi e parziali.”

Ed è soprattutto durante questa pandemia globale che il lavoro di Lifecast BodySim è cruciale.

"In questi tempi strani che stiamo vivendo con il Covid-19 è sorprendente che le persone stiano cercando di acquistare e utilizzare la tecnologia di scansione 3D con le loro creazioni per proteggere le persone che lavorano in prima linea", afferma Thorn.

Mentre l'uso della tecnologia 3D durante la pandemia è sorprendente per molti, John Schoonraad non è sorpreso. "Quando si tratta di tecnologia 3D, prevedevo un suo utilizzo di questo tipo", afferma. “Abbiamo abbracciato la scansione e l'hardware di Artec e i risultati ci sono stati davvero utili: siamo orgogliosi di cercare sempre di essere un passo avanti.

"E siamo solo all'inizio."