Artec Eva와 Geomagic Freeform으로 독특한 의수족 제작

새로운 Sanitätshaus Klinz 의족을 착용한 환자와 기존의 Sanitätshaus Klinz 의족

독일 중부의 어느 활기찬 아침, Wolfgang K.는 배달 트럭에 올라타 그의 직업의 마지막 행로가 될 새로운 길을 떠났습니다. 그의 첫 번째 방문지는 철물점이었고, 그곳에서 그는 짐을 내리고 지게차가 상자를 나르기를 기다렸습니다. 그리고 비극이 닥쳤습니다.

Wolfgang이 다른 방향을 보고 있을 때 지게차가 그를 들이받아 그의 발은 산산조각이 나고 그는 땅에 쓰러졌습니다. 그 순간부터 기억하는 것은 등을 한 대 때리는 것 같은 느낌 뿐이었고 그러고 나서 그는 기절했다. 얼마 후, 그는 구급대원들에 둘러싸인 채 참을 수 없는 고통 속에서 깨어났고 발과 발목에 심각한 손상을 입었다는 말을 들었습니다.

병원에서는 즉각 부상을 치료하고 안정시켰지만 그 후 수 주, 수개월 동안 염증은 더 악화하였습니다. Wolfgang은 의사들에게 발을 절단해 달라고 애원했지만, 그들은 그렇게 쉽게 포기하지 않았습니다. 의사들은 염증이 다리로 퍼져 넓게 조직이 괴사할 때까지 3년 동안 다리를 구하기 위해 최선을 다했지만,

결국 그의 무릎 아래 다리를 절단해야 했습니다. 그 후 몇 주 동안 나머지 다리(절단단)의 부기가 가라앉은 후 Wolfgang은 임시 의족을 장착했습니다. 그 무렵 그는 독일 베른부르크에 있는 Sanitätshaus Klinz 정형외과의 광고를 보았고 얼마 지나지 않아 그 병원의 환자가 되었습니다.

의수족에 대한 전 세계의 엄청난 수요

미국에서만 매년 185,000 건 이상 그리고 전 세계적으로 100만 건 이상의 하지 절단 수술이 이루어지고 있는 가운데 의수족 전문의들은 그들의 서비스에 대한 증가하는 서비스 수요를 따라잡기 위해 고군분투하고 있습니다.

환자의 절단단과 연결되는 장치의 일부인 의수족 소켓을 만드는 전통적인 방법에는 석고 주조, 작업 시간, 충분한 기술과 경험이 필요합니다.

Sanitätshaus Klinz의 전문가들은 여전히 석고 주조와 다른 아날로그 방식을 작업에 사용하고 있지만, 매우 어려운 프로젝트, 특히 기존의 도구로는 해낼 수 없는 프로젝트에는 3D 스캐너 Artec Eva를 자주 사용합니다.

Artec Eva는 의료 종사자와 전 세계 수천 명의 타 업계 사람들이 가장 많이 사용하는 전문 휴대용 3D 스캐너로, 1mm 이하의 정확도로 컬러 3D 스캔을 신속하게 제공하여 환자의 절단단 및 기타 신체 부위의 유기적인 표면 측정값을 캡처하는 데 이상적입니다.

Artec Eva 및 Artec Studio 소프트웨어로 환자의 절단단 3D 스캐닝

그들은 또한 최고의 정밀도를 요구하는 세부적인 부분이 복잡한 프로젝트에 Artec Space Spider를 사용합니다. 원래 국제 우주 정거장에서 사용하기 위해 개발된 Space Spider는 다양한 분야의 디자이너, 엔지니어 및 연구자 사이에서 인기 있는 스캐너입니다.

완전히 새로운 의족 디자인을 꿈꾸다

Wolfgang은 Sanitätshaus Klinz의 환자가 되고 나서 여러 개의 의족을 가져본 후에 샤워 중이나 수영 중에 사용할 수 있는 새로운 수영 의족을 얻을 수 있게 되었습니다.

그것은 바닷물 환경에서도 방수 및 내식성이 모두 필요합니다. Sanitätshaus Klinz의 생물 의학 엔지니어 Lisa Pabst는 그의 요청을 보고 훨씬 더 좋은 것을 만들어주기로 결심했습니다.

Wolfgang과 논의하면서 Pabst는 그가 다이빙에 대단한 열정이 있다는 것을 알았습니다. 그래서 그녀는 Wolfgang과 자신의 동료 정형외과 전문의인 Carsten Suhle와 함께 단순한 미관적이 아니라 의족 자체가 해양의 분위기를 살려 특별히 디자인된 독특한 수영 의족을 만들 아이디어를 생각해 냈습니다.

Wolfgang은 다리를 잃은 후에도 다이빙과 바다에 대한 애정을 버리지 않았습니다. 그는 Pabst의 아이디어를 듣자마자 흔쾌히 동의했습니다.

Pabst는 프로젝트에 대한 도전에 대해 "기존 의족에 디자인을 적용하는 대신 새로운 디자인에 의족을 통합하는 것이 가능한지 확인하기 위해 다른 접근 방식을 밀고 나가고 싶었습니다."라고 말했습니다.

수영용 오리발 부착을 위해 비스듬히 움직이는 기능을 보여주는 새로운 디자인

그들의 목표는 수영 의족의 모든 방수 내구성과 미관용 의족의 미학을 결합하는 것이었습니다. 그래서 그것을 긴 바지 안에 착용하면 아무도 그 밑에 의족이 있다는 것을 알 수 없었습니다. 의족의 모든 미관적 요소는 장치의 기계적 구성 요소를 덮고 보호해야 합니다.

디자인에 대한 영감에 대해, Pabst는 "우리는 문어를 사용하는 아이디어를 생각해냈습니다. 문어의 몸은 의족의 윗부분을 덮고 있고, 촉수는 하지의 모양을 모방합니다. 촉수에 얽힌 향수를 자아내는 다이빙 헬멧이 발목에 추가되었습니다. 발목 관절은 헬멧의 측면 개구부를 통해 작동할 수 있습니다."라고 말했습니다.

환자가 사용 중인 새로운 수영 의족

동시에, Pabst와 그녀의 팀은 모든 새로운 의족의 가장 중요한 부분은 소켓의 모양과 맞춤이며 각 개별 환자에게 고유한 디자인이 있어 약간만 맞춤이 어긋나더라도 종종 환자의 불편함과 생체역학적 기능 장애를 일으켜 향후 부상을 초래할 수 있다는 것을 알고 있습니다.

최악의 경우, 제대로 맞지 않는 소켓은 환자에게 피부 궤양, 균형 장애, 낙상, 만성 근골격계 과사용 부상, 골관절염 등을 일으킬 수 있습니다.

새로운 소켓에 완벽하게 맞도록 하기 위해 그들은 Pabst가 Wolfgang의 절단단에 있는 모든 표면 형상을 1분 이내에 스캔하는 데 사용했던 Artec Eva로 눈을 돌렸습니다. Pabst는 또한 정확한 체적 및 표면 측정치를 사용하여 새로운 수영 의족의 형태와 치수를 생성하기 위해 다른 쪽 다리를 스캔했습니다.

Artec Studio 스크린숏: 환자 절단단의 Eva 스캔

스캐닝 작업 직후 3D 메시를 Geomagic Freeform으로 내보내기 전에 Artec Studio software에서 스캔을 처리했습니다. Pabst는 소프트웨어 내의 직관적인 도구를 사용하여 바닥과 주변의 다른 물체를 포함하여 원하지 않는 모든 데이터를 삭제했습니다.

Artec Studio 스크린숏: 환자 반대쪽 다리의 Eva 스캔

스캔을 정렬하고 정합한 다음 하나의 개체로 병합했습니다. 마지막으로 텍스처를 가져와 메시에 적용했습니다. Freeform에서, Pabst는 의족 소켓을 디자인하고 디자인의 미관적 요소를 생동감 있게 조각했습니다.

Pabst는 Eva가 Freeform과의 시너지 효과에서 얼마나 중요한 역할을 했는지에 대해 "제가 Freeform으로 Eva 스캔을 가져올 때, 저의 의족 디자인 작업을 위한 신뢰할 수 있는 토대를 가지고 시작합니다. Eva로 환자 신체의 정확한 치수를 캡처하는 데는 몇 초 밖에 걸리지 않으며 Freeform에서는 이러한 치수를 바탕으로 새로운 디자인을 만듭니다."라고 말했습니다.

Geomagic Freeform 스크린숏: 환자 반대쪽 다리의 Eva 스캔 및 남은 다리의 Eva 스캔 기반 모델

Pabst는 계속해서 “특히 환자 절단단의 독특한 모양을 완벽하게 둘러싸고 지지해야 하는 새로운 의족 소켓을 만들 때 표면의 모든 세부적인 부분을 디지털 방식으로 캡처하여 디자인해야 합니다. 다행히 Eva는 이 작업을 빠르고 쉽게 수행합니다.”라고 말했습니다.

그녀의 작업 흐름은 Freeform에서 메시를 가져와 정렬한 후 Wolfgang의 절단단을 모델링하는 단계로 이루어졌습니다. 그러고 나서 다음 단계로 넘어가기 전에 Freeform에서 Wolfgang의 반대쪽 다리를 미러링했습니다. 그 다음 의족 샤프트를 만들어 그것을 어댑터에 맞게 모양을 만들고 기능적인 요소를 위한 디자인을 준비했습니다.

Geomagic Freeform 스크린숏: 샤프트를 어댑터에 맞게 형상화하고 의족의 기능적 요소에 맞게 디자인 조정

그런 다음 Pabst는 Wolfgang의 다른 쪽 다리의 정확한 치수에 따라 촉수의 외부 치수를 형체로 만들어 아래쪽 다리의 전체 둘레를 똑같게 했습니다.

Geomagic Freeform 스크린숏: 반대쪽 다리의 Eva 스캔 측정치를 사용하여 촉수의 치수 형체화

이 시점에서 Pabst는 촉수의 흡입 컵을 만든 다음 샤프트, 문어발, 촉수 그리고 다이빙 헬멧을 연결했습니다. 몇 가지 다른 단계를 거친 후 그녀는 디자인에 Klinz 로고와 환자 이름을 양각했습니다.

새로운 의족의 외부 구성 요소를 3D 프린팅한 후 장치의 기계적 요소와 병합하여 제자리에 고정했습니다.  그러고 나서 Wolfgang은 피팅을 위해 정형외과로 초대되었습니다.

자랑스럽게 서 있기: 사용할 준비가 된 새로운 수영 의족

그는 자신의 새로운 다리를 본 순간에 매우 만족했으며, 자신이 다른 Klinz 의족을 착용할 때 기대했던 것만큼 편안했습니다. 그의 아내와 딸들도 그것에 대해 아주 기뻐했습니다. 최근 발트해로 휴가를 갔을 때, 아이들은 Wolfgang의 곁을 돌며 그의 놀라운 다리를 자세히 보고 감탄했습니다.

보조기 및 보철기에서 3D 스캐닝의 힘과 잠재력

Pabst는 3D 스캐닝이 현대의 보조기 및 보철기 디자인에서 얻은 중추적인 역할에 대해 "첨단 기술 또는 첨단 기술 재료로 보조기 또는 상체 또는 하체 의수족을 만들어야 할 때마다 먼저 새로운 장치가 연결될 환자의 신체를 정확하게 측정해야 합니다."라고 언급했습니다.

Geomagic Freeform과 함께 햅틱 장치를 사용하여 새로운 수영 의족 마무리

그녀는 더 나아가, "이 기반을 다지지 못하면 결국 장치의 장착에서부터 환자의 신체적인 반응 등에 이르기까지 심각한 문제가 발생할 것입니다. Artec 스캔부터 시작함으로써 우리가 생산하는 모든 장치는 다른 쪽과 똑같이 생기게 되고 환자 신체의 자연스러운 확장이 됩니다. 이것이 우리 작업에서 만들어 낸 차이는 실로 중요합니다.”라고 말했습니다.