Manufactura Digital

Padre ayuda a su hijo con parálisis cerebral imprimiendo en 3D órtesis personalizadas.

June 12, 2018

En todo el mundo, más de 17 millones de personas tienen un control limitado de sus cuerpos debido a la parálisis cerebral (PC). Un diagnóstico de CP puede ser aterrador para los padres primerizos, ya que se preguntan si su hijo alguna vez se sentará, se parará, caminará, se alimentará solo o tendrá una vida normal.

Para apoyar a los niños en su búsqueda de la movilidad, los médicos a menudo recetan ortesis que están destinadas a corregir los trastornos de las extremidades o la columna vertebral mediante la corrección de la alineación o la prestación de apoyo. Pero mientras que el campo de la medicina ha avanzado dramáticamente gracias a la tecnología moderna, las ortesis se han fabricado de la misma manera desde la década de 1950.

Enfrentado con una elección entre una órtesis prefabricada estándar que hubiera sido inadecuada e incómoda para su hijo, o una costosa solución personalizada que tardaría semanas o meses en ser entregada, para ser rápidamente obsoleta por un niño en crecimiento, uno padre tomó el asunto en sus propias manos.

 

 

 

El viaje de un niño inspira una solución para ayudar a muchos

Hace siete años, el hijo de Matej y Mateja, Nik, nació prematuramente un mes. Debido a las dificultades durante el parto, sufrió un daño cerebral severo que condujo a la parálisis cerebral. A pesar del sombrío panorama inicial, Nik estaba tremendamente motivado para ser móvil, pero los síntomas de su condición le impedían pararse o caminar por sí mismo.

Matej partió con un objetivo simple: permitir que Nik camine. Siguieron meses de investigación y desarrollo, lo que resultó en una órtesis impresa en 3D a medida que proporciona soporte y corrección exactamente donde Nik los necesita, lo que finalmente lo ayudó a dar sus primeros pasos de forma independiente.

Inspirados por la mejora inmediata, los padres jóvenes se unieron con expertos y se embarcaron en una misión más grande para ayudar a mejorar la calidad de vida de otros niños y cambiar el status quo en la industria de la salud al ofrecer ortesis personalizadas y personalizadas.

La necesidad de una mejor solución

"Cuando estás mirando a tu hijo, instintivamente sabes qué hacer para ayudarlo", dijo Matej. "Cuando Nik no pudo ponerse de su lado, decidí construir una rampa para que pudiera voltearse fácilmente sobre su vientre. Cuando descubrió que esto era divertido, estaba tratando de hacerlo todo solo ". Más tarde, cuando intentaba pararse, los padres de Nik lo pusieron en botas de esquí para estabilizar sus tobillos. "Instantáneamente se sintió seguro, y se podía ver en sus ojos que le encantaba y que quería progresar. Esto es lo que nos mantuvo en pie ".

Pero el entusiasmo de Nik pronto se vio obstaculizado por su bajo tono muscular y su corto tendón de Aquiles, lo que lo obligó a caminar de puntillas. "Tenía miedo de caminar porque sus pies estaban en una posición realmente mala". Si hubiera intentado caminar más tiempo así, habría lesionado los huesos y las articulaciones ", dijo Petra Timošenko, fisioterapeuta de Nik, quien sugirió probar una órtesis de tobillos para ayudar a estabilizar el pie de Nik.

Las plantillas ortopédicas prefabricadas están disponibles de fábrica en formas y tamaños estándar, y aunque algunas de ellas pueden adaptarse ligeramente al paciente, tratar de abordar múltiples síntomas con el mismo dispositivo tiene limitaciones. En la gama alta, las ortesis personalizadas son hechas a mano y mecanizadas por CNC en base a una impresión en caja de yeso o espuma del pie del paciente, pero tienen un tiempo de entrega de varias semanas y aún requieren ajustes adicionales después del ajuste.

 

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Las soluciones actuales generalmente son incómodas de usar y tienen una tendencia a causar dolor e irritaciones en la piel, a menudo tanto que los niños no están dispuestos a usarlas. Los precios pueden alcanzar fácilmente las cuatro cifras, lo que hace que el costo de las ortesis sea prohibitivo para la mayoría de las familias, incluso aquellas con cobertura de seguro de primer nivel. El problema se agrava a medida que los niños superan las ortesis tan rápido como superan la ropa.

"Según lo que sabía, sabía que un trozo de plástico no podía costar tanto dinero", dijo Matej, que tiene experiencia en ingeniería y trabajó como gerente de I + D en la industria de las telecomunicaciones durante 12 años.

"La falta de comodidad y el alto precio combinados con todos los demás contras fueron suficientes como para decidir hacer algo al respecto. No tenía la solución en ese momento, pero quería encontrar una mejor manera de diseñarla. Solo estaba tratando de ayudar a mi hijo de la mejor manera posible ".

Una órtesis impresa en 3D personalizada para cada paciente

Estamos rodeados de productos fabricados en tamaños limitados y uniformes, ya que las empresas estandarizan los productos para que sean lo más rentables posible. Fabricar productos con un ajuste personalizado es imposible con las herramientas tradicionales o requiere procesos complejos que conducen a precios altos. Si bien para la mayoría de nosotros esto resulta solo en pequeñas molestias, como zapatos que lastiman sus pies durante los primeros días, limita seriamente la efectividad de los dispositivos en la atención médica.

"No sabía cómo se producen actualmente las ortesis, así que pude mirar más allá de la caja", dijo Matej. Habiendo oído hablar de la impresión 3D en el trabajo, primero abordó el punto de fabricación. Después de algunas investigaciones, estaba convencido de que la tecnología proporcionaría la combinación de alta precisión necesaria para lograr el ajuste perfecto con la libertad de diseño para crear un dispositivo personalizado. Luego, probó múltiples métodos para digitalizar los pies de su hijo y aprendió a modelar en 3D para diseñar la ortesis.

Después de seis meses de investigación y experimentación, remontó un nuevo flujo de trabajo innovador que ahora está pendiente de patente:

Los pies del paciente se colocan en una bolsa de vacío en la posición corregida que soporta el peso (es decir, de pie).

Los pies se escanean en 3D desde la parte superior y las huellas se escanean desde la bolsa de la aspiradora con un escáner de estructura económica que está montado en un iPad.

Los datos de escaneo se combinan y limpian para producir una representación precisa del pie del paciente.

La ortesis hecha a medida está diseñada directamente en el pie escaneado en el software CAD.

La órtesis está impresa en 3D en alta resolución con una impresora 3D estereolitografía Form 2 y resina duradera.

 

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El primer prototipo diseñado por Matej llegó casi hasta las rodillas, al igual que los AFO tradicionales, pero siguiendo el consejo de Petra, se dio cuenta de que esto solo impedía que su hijo caminara con mayor libertad. Rápidamente iteró y diseñó un prototipo que era apenas más alto que una plantilla, y se ajustaba por completo dentro de un zapato. A menudo, los pacientes que usan AFO tradicionales también se ven obligados a comprar zapatos especiales extra anchos, que son difíciles de encontrar para los niños. Por fin, el prototipo número 13 fue un éxito total.

En dos o tres días estaba caminando, y no necesitábamos cuidarlo para que no se cayera nunca más. El cambio fue inmediato, fue increíble ", recuerda Matej

"Cuando estuvo usando la ortesis durante dos o tres meses, por primera vez, vi a Nik sonriendo. Después de cuatro o cinco meses, comenzó a ser más y más rápido. Sus pasos se hicieron más largos, y su caminar más suave. De hecho, comenzó a bailar ", dijo Petra.

"Ahora puedo hacer ejercicios mucho más sofisticados con él. Podemos correr en una cinta rodante, podemos saltar, porque sé que sus pies están en la posición correcta y no puedo causar ninguna deformación en sus huesos o articulaciones, que podría, a largo plazo, requerir una operación para corregir. Si él no tuviera esta ortesis, sus pies estarían en peligro ".

La ortesis mantiene el pie de Nik en la posición corregida, del mismo modo que un yeso mantiene el hueso roto alineado, y Petra puede usar la fisioterapia para fortalecer sus músculos y ligamentos. Las ortesis son más efectivas a una edad temprana cuando los cuerpos de los niños se pueden adaptar a medida que crecen. Con la ayuda de una serie de dispositivos personalizados que tratan solo los síntomas, Nik puede mejorar más rápido y alcanzar mejores resultados generales.

"La primera versión le dio confianza y lo estabilizó. La segunda versión mejoró su suavidad general de marcha. Luego, el tercero lo ayudó a tener una mejor postura, y fue entonces cuando realmente comenzó a disfrutar caminando y comenzó a jugar. La cuarta ortesis corrigió su pie derecho que estaba fuera del centro de su cuerpo, por lo que ahora puede pararse con los pies juntos en una posición recta, derecha ", dijo Matej.

 

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Interrumpir la industria médica con la impresión 3D

Para obtener los comentarios de un experto, Matej presentó su flujo de trabajo a Dejan Tašner, un ortopedista y protésico certificado. Después de tomar medidas estáticas y dinámicas de los pies de Nik con y sin las nuevas ortesis, quedó claro que la solución de Matej representaba un enfoque novedoso en el campo de la ortesis.

"La impresión 3D nos permite crear ortesis con diferentes espesores en diferentes áreas. Podemos aplicar un área más gruesa donde se necesita y un espesor mínimo en las áreas donde no se requiere corrección. Esto no es posible con las soluciones actuales ", dijo Matej.

Desde el escaneo 3D hasta la impresión 3D, Matej puede fabricar una órtesis hecha a medida en menos de 24 horas por una fracción del costo de las ortesis tradicionales. La impresión 3D también le permite fabricar ortesis más compactas que se adaptan a los zapatos normales de los niños, por lo que son apenas visibles desde el exterior. Gracias a su ajuste altamente preciso y personalizado, los dispositivos son cómodos de usar, sin la irritación de la piel causada por las ortesis personalizadas tradicionales. "Las ortesis no necesitan doler, solo sin dolor pueden los niños aceptarlas", dijo Matej.

 

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Siguiendo el aliento de Dejan y Petra, Matej y su esposa, Mateja, decidieron patentar y certificar el flujo de trabajo. Esto permite que el proceso y los componentes cumplan con los requisitos estándar para dispositivos médicos, permitiendo ensayos clínicos con otros niños. Después de mantener su trabajo durante meses y enterrarse en trámites legales y reglamentarios la mayoría de las noches, Matej dejó su trabajo y, junto a Mateja, Dejan y Petra, formó la empresa con el nombre de Nik, con el fin de concentrarse a tiempo completo en proporcionar información precisa. plantillas ortopédicas impresas en 3D para pacientes específicos para ayudar a otros niños necesitados.

"Por el momento, estamos probando con varios pacientes con diferentes patologías desde los tres hasta los once años. Ya vemos mejoras en términos de biomecánica, que es el objetivo principal. Pero también, de manera crucial, un cambio positivo en el sentimiento que los padres ven en la vida cotidiana de sus hijos porque necesitan sentirse cómodos para usar la ortesis con la frecuencia suficiente para mejorar su marcha ", dijo Dejan.

En el futuro, Matej y su equipo desean expandir su técnica a otras áreas del cuerpo. Ya están experimentando con un aparato ortopédico que ayuda a los niños con parálisis cerebral y tono muscular elevado a separar los dedos para que puedan gatear, agarrar objetos y sentir el mundo que les rodea.

"Queremos informar a otros en la industria médica acerca de las herramientas que están disponibles hoy para brindar mejores opciones a los niños", explicó Matej.

Los dispositivos ortopédicos deben construirse para una persona y deben tratar solo los síntomas, no deben ser soluciones estandarizadas que los coloquen en cajas ".

Las nuevas herramientas y las tecnologías avanzadas como el escaneo digital y la impresión 3D se están volviendo accesibles y accesibles rápidamente, acercando a los médicos a los pacientes y permitiéndoles ofrecer tratamientos y dispositivos personalizados para brindar un mejor servicio a cada individuo único. Al mostrar un ejemplo exitoso, Matej y su equipo están trabajando para inspirar a otros y hacer realidad una ortesis precisa, personalizada y asequible.

Mientras tanto, el primer paciente y fuente de inspiración de Matej ahora puede caminar y jugar con facilidad junto con su hermano. Durante un año y medio, Nik ha usado cuatro ortesis diferentes. Su padre confía en que el quinto no será necesario.


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