3D-сканирование и цифровое моделирование упростили производство индивидуальных ортезов. Теперь данные о форме конечности можно перенести в CAD-систему и использовать при проектировании и изготовлении изделия. Однако для ортезирования нижних конечностей скана бывает недостаточно — врачу необходимо сначала вручную скорректировать положение стопы и зафиксировать его с помощью гипсового слепка.
О том, почему гипсовые слепки остаются частью современного технологического процесса и как ручные методы сочетаются с цифровыми, рассказывает травматолог-ортопед, ортезист и основатель клиники «Орто-пространство доктора Охапкина» Дмитрий Охапкин.
Зачем нужен гипсовый слепок
Работа начинается с осмотра. Врач оценивает положение стопы, подвижность сустава, состояние мышц, сухожилий и связочного аппарата. Вторичные изменения, например выраженный вальгус или варус, укорочение мышц и сухожилий, требуют дополнительной коррекции перед изготовлением ортеза.
Когда стопа уже находится в патологическом положении, прямой 3D-скан воспроизводит именно эту геометрию. «Работая с пациентом руками, мы понимаем объем движения в суставе, чувствуем сопротивление мягких тканей и можем оценить, комфортно ли человеку в выбранном положении. Если просто отсканировать деформированную стопу, этой информации у нас не будет», — объясняет Дмитрий Охапкин.
Один из таких случаев был у пациента с повышенным мышечным тонусом. Из-за спастичности голеностопный сустав невозможно удержать в нужном положении во время обычного сканирования. Если зафиксировать стопу в исходном состоянии, цифровая модель отразит деформацию и не покажет, насколько сустав поддается коррекции. Врач вручную вывел стопу в положение, которое позволяло правильно распределить нагрузку и одновременно не создавать избыточного натяжения тканей. Зафиксировать его удалось с помощью гипсового слепка.
Сохранять стопу в нужном положении руками во время 3D-сканирования нельзя — в поле сканера попадут руки специалиста, что затруднит обработку модели.
Конструкция должна была стабилизировать сустав в скорректированном положении, препятствовать дальнейшему укорочению спастичных мышц и развитию деформации. После ручной коррекции положение стопы фиксируют в гипсовом слепке и переводят в цифровой формат. Далее по нему отливают позитив, зачищают его и сканируют. Моделирование проводится в компьютерной программе.
На позитиве задают положение стопы, зоны давления и разгрузки — от этого зависит, будет ли ортез удерживать коррекцию и не создавать болезненного давления.
Как цифровая модель превращается в ортез
Изделие можно напечатать на 3D-принтере. В ортезировании применяется, в частности, SLS-печать, при которой материал спекается лазером. В других случаях на принтере создается не сам ортез, а форма для дальнейшей работы. Ее заполняют гипсом, если на следующих этапах производства используется гипсовый позитив.
Еще один вариант — изготовление модели из жесткой пены с помощью фрезерного оборудования. Затем по полученной форме выполняется формование высокотемпературных пластиков, устанавливаются дополнительные элементы конструкции и изготавливаются внутренние вкладыши.
Когда можно обойтись без гипсового слепка
Гипсовый слепок требуется не каждому пациенту. Прямое сканирование применяется, когда нет выраженных вторичных деформаций, укорочения мышц и существенных изменений костных тканей.
3D-сканирование хорошо работает, например, при изготовлении корсета для ребенка с идиопатическим сколиозом. Пациент без неврологических нарушений может самостоятельно удерживать заданное положение тела во время сканирования. Специалист только задает необходимое положение тела ребенка, после чего форму туловища переводят в цифровую модель.
На основе скана проектируют модель функционально-корригирующего корсета. Здесь цифровой метод хорошо работает именно потому, что пациент способен сохранять необходимое положение, а врачу не нужно одновременно вручную корректировать его во время получения формы.
Почему одного скана недостаточно при неврологических нарушениях
У пациентов с неврологическими и нервно-мышечными заболеваниями задача усложняется характером конкретного нарушения. При ДЦП на положение конечности влияют спастичность, непроизвольные движения и нарушения мышечного контроля. При spina bifida врачу приходится учитывать снижение чувствительности: неправильное положение или избыточное давление ортеза может привести к травматизации тканей, которую пациент не сразу почувствует.
Свои ограничения есть и при спинальной мышечной атрофии. При изготовлении корсета важно оценить выраженную мышечную слабость и положение грудной клетки, чтобы конструкция не ограничивала дыхательные движения. Во всех этих случаях одной геометрии тела недостаточно: врачу требуется определить положение, которое затем станет основой для моделирования ортеза.
Что цифровизация дает производству
Цифровизация дает производству и другое преимущество — возможность сохранять модели. Физический гипсовый слепок не всегда остается целым после изготовления изделия, тогда как его цифровая копия хранится и используется повторно. Например, при повреждении ортеза по сохраненной модели можно заново изготовить позитив и восстановить необходимую часть конструкции.
Подготовка специалиста, который способен самостоятельно пройти весь цикл от осмотра пациента и снятия слепка до моделирования и изготовления ортеза, занимает годы. По оценке Дмитрия Охапкина, на освоение всех этапов нужно не менее пяти лет практики.
Перевод части процессов в цифровой формат помогает распределить работу между специалистами и увеличить производственные мощности.
Где технологии пока не заменяют специалиста
На клиническом этапе ключевую роль по-прежнему играет опыт специалиста. Сканер точно фиксирует геометрию, CAD-система используется для корректировки модели, а цифровое производство реализует заданную форму. Показания к ортезированию, оценка патологии, выбор способа коррекции и проверка положения конечности требуют непосредственной работы врача.
В результате современное ортезирование развивается не по принципу «гипс или 3D». Ручные и цифровые технологии выполняют разные задачи внутри одной производственной цепочки. Врач определяет функциональное положение конечности и проверяет его на пациенте, а цифровые инструменты позволяют сохранить эту геометрию, доработать модель и использовать ее для разных способов изготовления ортеза.
Читайте также: