Artec Eva, 과테말라에서 저렴한 비용으로 3D 프린팅된 보철물 제작에 도움을 주다

 

잔인한 주거 침입으로 Veronica는 오른쪽 팔의 아래 부분을 잃었습니다. 병원에 6주간 입원한 후에 그녀의 친구는 과테말라 산베니토의 샬롬(Shalom) 병원에서 그녀를 LifeNabled의 지방 보철 클리닉에 소개했습니다. 그녀가 방문하자 그들은 어떻게 그녀를 도울 수 있는지, 무엇을 기대하는지, 얼마나 오래 걸릴지 그리고 그녀의 삶이 어떻게 더 좋게 변할지를 이야기했습니다.

 

샬롬 병원

그들은 바로 시작했습니다. 먼저 그들은 남아 있는 팔의 섬유 유리 주형을 만들고, (아래에 디자인 과정과 함께 자세히 설명한 바와 같이) 휴대용 컬러 3D 스캐너인 Artec Eva로 주형의 내부를 스캔했습니다. 그런 다음 Veronica의 새로운 3D 팔을 프린팅하여 장착할 준비를 했습니다. 불과 몇 시간 후, 그녀에게 3D 팔이 장착되었고, 그녀의 삶은 그 이후 절대 같지 않았습니다.

현재 Veronica는 현지 대학에서 일하며 신학 공부를 하고 있습니다. LifeNabled에서 새로운 팔을 복구하여 받은 후, 그녀는 6개월 동안 특별한 수업을 들으며 다양한 요리법을 배웠습니다.

 

출근하는 Veronica

LifeNabled의 과테말라 클리닉의 본거지로서 샬롬 병원은 두 자녀와 함께 차에 올라타 오하이오에서 남쪽으로 5일 동안 차를 몰고 온 미국 선교사 부부인 Tim Spurrier와 Doris Spurrier가 시작했습니다. 그들이 과테말라에 도착했을 때, 이 가족은 마침내 "집"을 찾았다는 것을 알았습니다. 이 가족은 그 이후 계속 거기서 살았습니다.

결국 그들은 작은 병원에서 보철물 클리닉을 열기로 했으며 2006년에는 공인 교정기 전문가인 Brent Wright에게 방문해 달라고 초청했습니다. 그는 도착하여 과테말라 전역에서 이러한 유형의 병원 중 처음이자 유일한 병원을 신속하게 설립하였습니다.

 

Brent Wright, 창작물 중 하나와 함께

클리닉의 많은 환자에게는 말할 것도 없고 Wright와 그의 자원봉사자 팀에게 3D 스캐닝과 프린팅은 진정한 혁신이었습니다. 보철 팔 제조에 드는 종래의 재료비는 $800~$1,200 범위이지만 3D 프린팅으로 "우리는 약 4달러의 재료비로 팔을 만들 수 있습니다"라고 Wright는 말했습니다.

그의 꿈 중 하나는 전 세계 특히, 전국에 보철물 전문가 1~2명뿐인 빈곤한 지역에서 도움이 필요한 누구나 그런 저렴한 보철물을 장착할 수 있게 하는 것입니다. Wright는 시기가 보철물 혁명에 적절하다고 말했습니다. "지난 18개월 만에 3D 프린팅 재료가 실제로 효과적이고 내구성 있는 보철물에 사용될 수 있게 되었습니다."

마침내 더 나은 방법을 찾은 그는 3D 스캐닝과 Artec 3D의 전문 휴대용 스캐너인 Artec Eva를 택했습니다. 건강 관리에서 리버스 엔지니어링에 이르기까지 다양한 업계에서 고해상도 컬러 3D로 물체를 디지털 방식으로 캡처하기 위해 사용하는 Eva는 Wright와 클리닉에 돌파구였습니다.

하지만 그렇다고 그것이 포장 개봉 후 바로 사용할 수 있는 솔루션은 아닙니다. Wright는 그의 보철물 제작에서 특히 가장 까다로운 보철물에서 가장 높은 수준의 정밀도를 달성하는 것으로 믿고 있습니다.

Wright는 "3D 스캐닝은 형체를 캡처하는 데 뛰어나지만, 로드 중인 형체나 근본적인 조직 구조가 무엇인지를 캡처하는 데 반드시 필요한 것은 아닙니다. 따라서 저는 여전히 훌륭한 주물을 만드는 것이 좋다고 확고하게 믿는 사람입니다. 그러나 우리는 주물의 바깥쪽이나 안쪽을 스캔하는 몇 가지 기술을 개발했습니다. 이것을 통해 기본 해부학과 장력 상태에서 환자 사지의 실제 용적을 알 수 있습니다”라고 말했습니다.

Wright는 비접촉 3D 스캐닝을 언급하면서 "환자에 대한 직접 스캐닝을 수행할 때마다 그 기본 해부학이 어디에 있는지, 그리고 사지의 실제 용적이 로드되고 있는지에 대한 추측을 하게 됩니다... 그리고 보철물에 관한 한, 나는 추측하지 않을 것입니다"라고 말했습니다.

Wright는 이어 "Eva는 스캐너는 훌륭하지만, 소프트웨어는 Artec Studio가 훨씬 뛰어납니다. 주물을 빼내면 그것을 반으로 자릅니다. Eva를 사용하여 두 개의 반을 모두 빠르게 스캔한 다음 Studio에서 다시 한 개의 높은 정확도의 3D 모형으로 손쉽게 다시 합칩니다. 이 방법을 통해 저는 두 가지 상이한 것이 갖는 각각의 장점, 즉 로드 중인 환자의 사지를 주물로 만든 정확성과 결합한 정밀한 3D 스캔을 얻을 수 있습니다. 따라서 최종 3D 모형은 해부학적으로 완벽하게 정확하고 적절한 용적 치수를 포함하며, 이것은 비접촉식 스캔만으로는 불가능합니다"라고 말했습니다.

 

샬롬 병원에서 새로운 보철물 장착하기

Wright는 "그리고 Artec Eva는 우리가 찾은 그 어느 것보다 주물 내부를 더 잘 스캔합니다... 이 스캐너는 완벽하게 주물 내부를 스캔하는 3D 스캐너입니다"라고 말했습니다.

프로세스의 "3D 스캐닝" 버전의 이 지점에 도달하기 위해 오래되고 노동 집약적인 보철물 제작의 전통적인 방법에 비교할 때 전체 절차에서는 환자의 손상된 사지의 섬유 유리 주물을 만들고 이를 적절히 감싸고 (뼈 돌출부, 슬개골, 압력점 등을 나타내기 위해) 표시하며, 3~4분 정도 건조되기를 기다린 다음 절단하여 스캔할 준비를 합니다.

스캐닝은 Artec Studio에서는 스캔할 물체가 실시간으로 화면에 나타나는 Artec Studio에서 직접 수행하게 되므로 몇 초 만에 물체 전체를 위에서 아래로 스캔한 것을 볼 수 있습니다. 여기에서 스캔을 하나의 모형으로 정렬한 다음 CAD/CAM 소프트웨어 등의 다른 응용 프로그램으로 내보낼 수 있습니다.

Wright는 "저는 모형을 Geomagic Freeform에 OBJ 파일로 내보낼 뿐이며, 이는 제가 해야 할 종류의 디자인 및 수정 작업을 수행하는 데 있어 놀라운 일입니다. 저는 그것을 촉각 장치와 함께 사용하기 때문에 내 손으로 직접 그 물체 자체의 모든 곡선과 기복을 느낄 수 있습니다. 아주 맘에 듭니다”라고 말했습니다.

그는 또한 Fusion360을 사용하여 각 장치의 접합 부분 및 많은 맞춤형 기능을 디자인합니다. 보철물을 만드는 전통적인 방법은 항상 인정을 받겠지만, LifeNabled에게 3D 스캐닝은 작동 방식과 속도 및 유연성을 영원히 바꿔 놓았습니다.

Wright는 "Eva와 디지털 프로세싱을 사용하여 이런 식으로 보철물을 만드는 것에 대해 아름다운 것은 문자 그대로 어디에서나 그렇게 할 수 있다는 것입니다. 스캐닝이 빨리 끝나면 노트북을 갖고 TV 앞에 앉아서 나머지 디자인 작업을 바로 수행할 수 있습니다.

 

새로운 보철물 디자인하기

"그리고 클리닉에서 이것이 의미하는 것은 한 시간 만에 환자가 거기서 걸어 나갈 수 있는 뭔가를 제공할 수 있다는 것입니다"라고 말했습니다.

그렇다고 모든 것이 그가 보고 싶은 대로 이루어진다는 의미는 아닙니다. 그들은 여전히 쉽게 보일 수 있지만 실제로는 까다로운 전문직인 보철물 제작에 숙련된 기술자가 필요합니다. 집중적인 현장 연구를 통한 1년간의 실무 훈련은 보철에서 기능을 발휘하기 위한 최소한의 과정입니다. Wright는 “이 작업은 직접 경험을 해봐야 합니다. 여기에 교과서 그 이상의 것이 있습니다.

 

아래 팔 보철물 장착

Wright와 그의 아내 Meredith는 과테말라로 일 년에 두 차례 여행하면서 Artec Eva, 2대의 3D 프린터(Filament Innovations), 고성능 Alienware 노트북, 의족용 알루미늄 파일런, 3D 프린터용 플라스틱 필라멘트(CF PETG, PETG, 폴리카보네이트 등), 인공 무릎, 나이아가라 발, 주물을 위한 섬유 유리 등 여행 가방과 휴대용 가방에 넣을 수 있는 모든 것을 포장해 가지고 갔습니다.

수년 동안 그들은 과테말라의 사지 절단 수술을 받은 환자에게 400개 이상의 보철물을 제공했습니다. 그러한 환자 중 많은 환자가 성장하여 성인이 되었습니다. 한때 희망이 없고 종종 자신이 쓸모없고 수치스럽다거나 저주를 받았다고까지 느낀 이러한 똑같은 젊은 남녀들은 오늘날 교사와 의사, 사업가 및 노동자로서의 사회생활을 적극적으로 추구하고 있습니다.

LifeNabled의 향후 계획은 조직이 전 세계 각지의 가난한 사람들이 구매할 수 있는 보철물을 제공하는 기술과 전문 지식을 습득할 수 있는 교육 프로그램을 만드는 것뿐만 아니라 CE 인증을 받은 보철물 기반 3D 프린팅 과정을 제공하는 것입니다. 궁극적으로 LifeNabled는 사지 절단 수술을 받은 환자가 수입이나 대도시와의 거리와 관계없이 저렴한 보철물을 받을 수 있도록 전 세계에서 완전한 교육 및 보철물 구성품을 제공할 계획입니다.