«Волшебные руки» из принтера

Напечатанные на трехмерном принтере элементы внешнего скелета помогают вернуться к практически полноценной жизни детям, больным артрогрипозом. Двухлетняя Эмма из Филадельфии с помощью конструкции, которую она называет «мои волшебные руки», получила возможность играть, рисовать и обнимать родителей. Артрогрипоз — это заболевание скелетно-мышечной системы, характеризующееся деформацией и стягиванием конечностей и недоразвитием суставов и мышц. Причины этой болезни, которая с рождения серьезно ограничивает двигательную способность человека, мало изучены. По мнению одних специалистов, это наследственное заболевание, другие предполагают, что артрогрипоз возникает на ранних стадиях развития плода под действием различных факторов (неблагоприятная экология, внутриутробная инфекция, токсикоз беременности), нарушающих формирование скелетной мускулатуры. По статистике, врожденный артрогрипоз встречается у одного-двух детей на 10 тысяч новорожденных.

С такой болезнью в Филадельфии два года назад появилась на свет и Эмма Лавель. Из-за артрогрипоза она совершенно не могла двигать своими руками, ее плечевые суставы были повернуты внутрь, и, как приводит издание PhysOrg слова лечивших ее врачей, она могла двигать лишь большим пальцем.

На помощь девочке пришли современные технологии. Еще несколько лет назад в Университете штата Делавэр группа исследователей под руководством Тарика Рахмана разработала для детей, больных артрогрипозом, специальную конструкцию, которая позволяла им двигать своими больными конечностями.

Данная конструкция получила название WREX — Wilmington Robotic Exoskeleton (Уилмингтонский роботизированный экзоскелет). Уилмингтон — это крупнейший город штата Делавэр, где находится университет, там была сделана разработка, а слово «экзоскелет» — это внешний скелет (приставка «экзо» означает нечто внешнее, находящееся снаружи; например, планеты, обнаруженные у звезд вне Солнечной системы, называются экзопланетами).

WREX представляет собой подвижную систему поддерживающих соединений, которая устанавливается на активные суставы и мышцы ребенка с помощью инвалидной коляски или специальной куртки.

В случае Эммы проблема состояла в том, что такая система предназначалась для детей, которым не меньше шести лет. Будучи двух лет от роду и имея вес меньше 12 кг, девочка не смогла бы выдержать и управлять жесткими соединениям весом под килограмм. Но мать девочки обратилась напрямую к Тарику Рахману, и тот с коллегами нашел выход из положения.

Они придумали создать элементы конструкции из легкого пластика, напечатав его на трехмерном принтере. Как оказалось, сейчас принтеры способны не только на печать квартальных календарей. Притом что 3D-принтер сейчас является дорогостоящим оборудованием, стоимость создания элементов экзоскелета оказалась довольно низкой: по крайней мере, для семьи девочки не будет большой проблемой заказывать новые элементы экзоскелета по мере того, как Эмма будет расти. Тем более что для нее с помощью этой конструкции, которую она называет не иначе как «мои волшебные руки», буквально началась новая жизнь: теперь Эмма может самостоятельно играть, рисовать, есть, обнимать родителей и в целом ощущать себя более полноценным ребенком, чем это было ранее.

Пока трехмерная печать не используется в медицине повсеместно, но у данного направления есть большой потенциал. 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Подобно тому, как на обычном принтере можно печатать листы бумаги с разными текстами, так и в случае трехмерной печати можно задавать индивидуальные параметры объекта и получать, например, элементы протеза, необходимые для использования в ортопедии или в стоматологии. Элементы экзоскелета для Эммы были напечатаны с помощью принтера, разработанного компанией Stratasys. Эта компания является одной из первых, занимающихся технологиями 3D-печати.

Основателем Stratasys в 1990 году стал Скотт Крамп, который вместе с женой стал автором одного из способов трехмерной печати — моделирования методом наплавления. Использованный в случае Эммы принтер изготавливает предметы самой различной формы с высокой точностью и может использовать до семи различных материалов, включая высокопрочные термостойкие пластмассы. Теоретически с помощью 3D-принтера можно напечатать любой предмет, который есть в доме: от столовой ложки до напольного коврика со сложной фактурой.