Artec Leo를 사용하여 르완다 외딴 지역 환자를 위한 보철물 맞춤 제작

Handicap International 의료진에게 Artec Leo의 사용법을 보여주는 Artec 3D 스캐닝 전문가 Mikhail Korolev. 사진 제공: Artec 3D.

전 세계적으로 약 3,000만 명의 사람들이 보철물이나 보조기를 필요로 합니다. 하지만 세계보건기구(WHO)는 저소득 국가의 90%가 이러한 환자를 치료하고 편안함, 자신감, 이동성을 회복하는 데 필요한 기술을 이용할 수 없는 것으로 추정하고 있습니다.

피해를 입은 사람들 중 상당수는 1994년 대량 학살의 상처가 아직 아물지 않은 르완다와 같은 개발도상국에 살고 있으며, 의료 시스템이 수요를 충족시키는 데 어려움을 겪고 있습니다. 이곳의 의료진이 직면한 주요 문제 중 하나는 고립된 지역에 거주하는 많은 환자를 적절한 치료를 받을 수 있는 병원으로 이송하는 것입니다.

이웃 우간다에서 비슷한 어려움을 극복한 NGO인 Handicap International은 2년 전부터 르완다 절단 환자들에게 직접 의료 서비스를 제공하기 위한 계획을 수립하기 시작했습니다. Handicap International은 측정과 장착을 위해 사람들을 캠프나 재활 센터로 오가게 하는 대신, 최종 사용 보철물을 몇 분 만에 빠르게 3D 프린트하여 부착할 수 있습니다.

HVP Gatagara - Handicap International 프로젝트가 진행되고 있는 시설. 사진 제공: Artec 3D.

하지만 Handicap International은 여전히 디지털 제조의 모든 이점을 활용할 수 있는 더 빠른 환자 측정 수단을 찾아야 했습니다. 이에 따라 이 팀은 Artec 3D와 협력하기 시작했습니다. 3D 스캐닝의 선두주자인 Artec 3D는 Handicap International에 여러 대의 Artec Leo 3D 스캐너를 배송했을 뿐만 아니라 전문가 팀을 파견하여 직원들이 이 기술을 충분히 활용할 수 있도록 교육했습니다.

Artec Leo와 함께 시작하기

룩셈부르크 개발 협력 및 인도주의 업무국의 지원으로 가능해진 이 프로젝트의 일환으로 Artec 3D 엔지니어들은 2024년 초에 교육을 제공하기 위해 비행기로 날아갔습니다. Handicap International 팀은 이전에 3D 스캐닝을 사용해 본 적이 없었지만 Leo의 무선 특성과 내장형 디스플레이 덕분에 빠르고 쉽게 숙달할 수 있었습니다.

5일이라는 단기간에 팀은 필요한 모든 데이터를 빠르게 캡처하고 문제 해결 테스트를 통과하여 보철물 맞춤 제작을 시작할 준비가 되었음을 증명할 수 있었습니다.

Artec 3D의 프로젝트 전문가인 Jerry Klein은 “처음 Leo를 사용했을 때 그들은 천천히 꾸준히 사용해야 한다고 생각했습니다. 하지만 불과 며칠 만에 그들은 3D 모델을 Leo를 그림 붓처럼 사용하여 '페인트칠'할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그들은 즉시 스캐닝을 시작할 수 있었고, 저는 그들이 아주 쉬운 작동법에 감명받는 것을 보았습니다!"라고 말했습니다.

Artec Leo 3D 스캐너로 하반신 캡처를 연습하는 Handicap International 의료진. 사진 제공: Artec 3D.

이 프로젝트의 기술 관리자인 Robert Clement Hakorimana는 Leo의 실시간 추적과 0.1mm의 놀라운 정확도에 대해 특히 칭찬을 아끼지 않았습니다. 실제로 테스트 과정에서 스캔과 줄자 방식 측정 간의 편차가 거의 없었으며, “실제 팔다리와 똑같이 생긴” 완성된 모델의 품질에 깜짝 놀랐습니다.

이전에는 석고 주형을 수작업으로 만들고, 수정하고, 배송하는 데 이틀이 걸렸지만 3D 프린팅은 훨씬 더 간단해져 제작 소요 시간이 절반으로 줄었습니다. 디지털화 방식을 채택함으로써 측정하는 데 환자도 쉬워졌으며, Hakorimana는 비접촉 3D 스캐닝이 프라이버시를 더 잘 존중할 수 있으며 특히 민감한 부위를 캡처할 때 더욱 효과적이라고 말했습니다.

대퇴 보철물 3D 프린팅

이 초기 교육 과정 이후, 이 프로젝트는 점점 더 발전하여 사내 3D 프린팅 역량을 구축하고 도움이 필요한 환자를 치료하기 시작했습니다. 의료진은 첫 번째 보철물 제작을 위해 무릎 관절 위에서 절단된 사지를 복원하기 위해 설계된 대퇴 보철물을 맞춤 제작하기로 했습니다.

이러한 보철물을 만들기 위해 의료진은 환자의 남은 팔다리를 캡처하고 Artec Studio에서 빈틈없는 3D 모델을 만드는 것으로 시작했습니다. 소프트웨어의 스마트 Defeature 브러시를 사용하여 표면 아티팩트를 제거한 후 구멍을 채우고 (폴리 개수를 줄이고 다른 프로그램에서 모델을 더 쉽게 작업할 수 있도록) 메시를 단순화했습니다.

Artec Studio에서 3D 스캔 데이터를 편집하는 Artec 3D 스캐닝 전문가 Mikhail Korolev와 Handicap International 팀. 사진 제공: Artec 3D.

Klein과 그의 Artec 동료들은 또한 큐브 형상을 추가하고 솔리드 형상에서 팔이나 발의 해부학적 스캔을 제거하여 주형을 만드는 방법을 Handicap International 팀에게 보여주었습니다. 그러나 이 경우에는 점대점 편차 매핑으로 측정값을 확인하고 다듬어진 모델을 OrtenShape 소프트웨어로 내보내 3D 프린팅 가능한 보철물로 변환하기만 하면 되었습니다.

이 무료 의료 설계 소프트웨어를 활용하여 팀은 장치의 형상을 조정하여 개별 해부학적 구조에 더 잘 맞출 수 있습니다. 예를 들어 연조직이 많은 환자의 경우 보철 재료를 제거할 수 있습니다. 반면에 관절과 같은 뼈가 있는 부위 주변에 재료를 추가하면 움직이는 동안 고통스러운 마찰을 방지하는 데 도움이 됩니다.

전체적으로 팔다리를 캡처하고 장치를 설계하는 데 2시간도 채 걸리지 않으며, 3D 프린팅은 밤새 진행할 수 있기 때문에 매일 아침 새로운 제품을 환자에게 장착해 줄 수 있습니다.

Hakorimana는 “우리는 밤낮으로 대퇴 소켓을 3D 프린트하기 때문에 아침에 바로 사용할 수 있습니다. 설계에는 커넥터가 내장되어 있어 드릴링할 필요 없이 모양이 이미 만들어져 있기 때문에 바로 장치를 장착할 수 있습니다. 프린트물이 준비되면 무릎 관절을 연결하고 30분 만에 환자에게 보철물을 제공할 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다.

더 많은 환자를 돕기 위한 목표

핸디캡 인터내셔널의 팀은 이미 23명의 환자에게 보철물을 지원하여 도움 없이 걷고 일상 활동을 할 수 있는 능력을 회복시켜 이들의 삶을 변화시켰습니다. 하지만 여기서 멈추지 않습니다. 이 NGO는 보철물 설계를 계속 개선하고 있으며, 절단 환자의 건강한 팔다리 모양을 '미러링'하여 실제와 매우 유사한 보철물을 만드는 방법을 연구하고 있습니다.

Handicap International과 함께한 Artec 3D 스캐닝 전문가 Jerry Klein(왼쪽에서 네 번째)과 Mikhail Korolev(오른쪽에서 여섯 번째). 사진 제공: Artec 3D.

OrtenShape가 발목, 발, 무릎 및 등 보조기를 포함한 다른 보철물과 보조기를 지원함에 따라 Hakorimana와 그의 동료들은 새로운 분야로 확장할 계획도 세우고 있습니다. 더욱 광범위하게는 Artec 3D 스캐닝이 이러한 포괄적인 솔루션을 제공하므로 이제 지역 보건 당국이 이 기술을 채택하여 자체 의료 기기를 만들기 시작할 것으로 기대합니다.

Hakorimana는 “이 기술은 우리의 모든 보철 및 보조기 요구를 충족합니다. 이미 우리는 여러 병원의 사람들을 초대하여 이 기술을 사용하도록 했습니다. 또한 보건부에도 알려서 그들이 이 기술을 도입하여 전국적으로 보급할 수 있도록 돕고 있습니다.”라고 결론지었습니다.

궁극적으로 최소 300명의 환자에게 절실히 필요한 보철물을 제공하는 것이 목표이며, 이 프로젝트는 3D 스캐닝이 현장에서 어떤 성과를 낼 수 있는지에 대한 벤치마크 역할을 할 수 있습니다. 앞으로 몇 년 동안 이 계획을 통해 Handicap International은 자선 활동의 범위를 넓혀 전 세계 외딴 지역에 사는 사람들을 더 쉽게 도울 수 있을 것으로 기대됩니다.