Как 3D-сканеры помогли вывести производство индивидуальных ортопедических шлемов и корсетов на новый уровень

О компании

Сколиолоджик.ру начиналась в 2005 году как научная площадка, где молодые тогда врачи изучали проблему сколиоза. В итоге на базе Санкт-Петербургского научно-практического центра медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта было организовано первое в России производство корсетов Шено для лечения сколиоза.

С 2014 года Сколиолоджик.ру перешла на цифровое производство — уже того было понятно, что за ним будущее, и его необходимо внедрять в медицину. Сейчас специалисты компании активно применяют 3D-сканирование, 3D-печать и 3D-моделирование для изготовления индивидуальных ортопедических корсетов, протезов, ортезов и шлемов. Последние нужны как для исправления деформаций, так и для постоперационной защиты.

Зачем врачам 3D-сканеры

В производстве ортопедических изделий крайне важны персонализация и высокая точность, так как каждый пациент уникален, а малейшие отклонения от его анатомических особенностей влияют на комфорт и функциональность изделия. Собирать максимально точные данные о теле пациентов помогает 3D-сканирование.

Для “оцифровки” пациентов специалисты используют оптические сканеры Artec Eva и Artec Space Spider, приобретенные в компании Globatek. Оба устройства мобильные и весят, соответственно, всего 900 и 800 грамм.

Как это работает

Artec Eva используется в Сколиолоджик.ру как основной инструмент сканирования. Он работает с точностью до 0,1 мм, что отлично подходит для оцифровки объектов среднего размера, в том числе частей тела. — Eva закрывает почти все наши потребности. Им не отсканируешь супермелкие детали, но он и не был рассчитан на это. Если нужно отсканировать голову, торс и так далее, модель справляется с этой задачей, — говорит Дмитрий Короленко, инженер-протезист Сколиолоджик.ру, специалист по шлемотерапии.

Artec Space Spider в клинике применяют точечно — для более детального сканирования мелких объектов или отдельных участков тела.

Процедура 3D-сканирования бесконтактная, безопасная и очень быстрая. Спокойного ребенка можно полностью отсканировать за несколько минут.

— С детьми, конечно, бывает сложно, потому что им непросто усидеть на месте. Но сканер Artec Eva позволяет сканировать в движении, частями. Так что иногда получается не одно цельное сканирование сразу, а 2-3 фрагмента. Может и 25 сканов получиться, которые мы затем быстро сшиваем в специальной программе. Это хорошо подходит для сканирования детей — не нужно их как-то специально удерживать.

Сканирование волос — общая проблема всех 3D-сканеров. Поэтому, чтобы в процессе оцифровки волосы не мешали, пациенту надевают чулок на голову.

После того, как данные получены, начинается 3D-моделирование будущего изделия. Длительность этого этапа зависит от сложности проекта, но в среднем занимает 30-40 минут.

Почему важны точность и индивидуальность

Главное в разработке корсета — давить на определенную точку, а в разработке шлема — оставить правильную полость, куда должна расти голова. Но немаловажно также удобство пациента. Например, вес обычного шлема составляет примерно 300 гр. 3D-изделие легче на 40-50%, что облегчает его ношение.

С помощью 3D-печати и 3D-сканирования проще делать в шлемах перфорацию для обеспечения притока кислорода к определенным участкам головы. Можно “играть” с толщиной материала, добавлять или снижать упругость в определенных зонах, проектировать разные типы креплений.

— Все наши изделия — индивидуальные. Их довольно много, но это все же не массовое производство. Мы не ортопедический магазин. Даже внешне похожие изделия все равно будут отличаться по форме, размерам, зонам давления и разгрузки и другим индивидуальным параметрам пациента, — говорит Дмитрий Короленко, инженер-протезист Сколиолоджик.ру, специалист по шлемотерапии.

Особенности цифрового ортопедического производства

Когда модель готова, изделие либо изготавливается на станке с ЧПУ, что занимает около двух часов, либо печатается на 3D-принтере в течение примерно 15 часов с учетом времени остывания.

В компании есть несколько 3D-принтеров, работающих по двум разным технологиям:

• Струйная печать. Жидкий материал (обычно это полимеры) послойно напыляется через сопла на рабочую платформу 3D-принтера.

• SLS (Selective Laser Sintering). Изделие создается путем послойного спекания частиц порошка (полиамиды, пластик) с помощью одного или нескольких лазеров.

Обычный корсет пациент может получить в течение дня. 3D-корсеты изготавливаются до месяца (учитывая постпечатную обработку).

Если в изготовлении шлемов скорость действительно важна, т.к. голова быстро растет и возраст для коррекции деформации ограничен, то для корсетов скорость принципиальна, в основном, для клиентов, приезжающих из других городов. Местные, как правило, готовы подождать.

В месяц специалисты изготавливают 20-25 шлемов, из них 7-10 – 3D-печатные. Корсетов получается больше: в месяц на все филиалы компании приходится 400-500 корсетов, из них около 30 создаются на 3D-принтерах.