Création d'un bras bionique contrôlé par la pensée grâce à la numérisation et à l'impression 3D

Un spécialiste orthopédique a fait appel à une méthode de conception unique et aux dernières technologies de numérisation et d'impression 3D pour créer un bras bionique contrôlé par la pensée pour un patient.

Paul Teupel est né sans la majeure partie de son bras gauche. Il a reçu de nombreuses prothèses de bras au fil des ans, dès l'âge de 3 ans, puis à l'âge de 12 ans, Paul a reçu sa première prothèse myoélectrique (avec une main Ottobock). C'était une étape importante pour lui, car c'était la première fois qu'il pouvait saisir et tenir des objets avec son bras gauche. Malgré tout, ce nouveau bras ne lui permettait de plier son coude qu'à 30 degrés, ce qui était une amélioration, mais laissait encore beaucoup à désirer.

Paul est devenu un patient du Sanitätshaus Klinz de Bernburg, en Allemagne, au début des années 1990, peu après la réunification de l'Allemagne, et travaille avec le technicien orthopédique de la firme, Carsten Suhle, depuis 1997. Un jour, au printemps 2017, avec le projet de créer un nouveau bras innovant dans le cadre de son mémoire de maîtrise, ce dernier a dit à Paul de ne pas s'habituer au bras prothétique qu'il avait : "Nous allons t'en fabriquer un qui sera meilleur que tout ce que tu as déjà essayé ou même vu, qu'en dis-tu ?" Paul a accepté avec enthousiasme et, au cours des cinq mois suivants, tout en travaillant étroitement avec Carsten, le bras bionique de Paul a pris vie.

Grâce à la synergie de ses années d'expertise en orthopédie, de son propre esprit de conception et des dernières technologies de numérisation et d'impression 3D, il n'a pas fallu longtemps pour qu'il construise son premier prototype pour Paul.

Carsten a compris qu'il avait besoin des conseils d'experts de confiance dans le domaine pour l'aider à choisir les bons scanners. Il s'est donc adressé à un revendeur certifié, dont les techniciens et consultants expérimentés lui ont présenté les scanners 3D portables professionnels Eva et Space Spider d'Artec et lui ont dispensé une formation sur les deux.

Artec Eva est un scanner 3D couleur professionnel qui utilise une lumière blanche structurée sûre. Léger et confortable à utiliser, Eva est idéal pour la capture numérique d'objets de taille moyenne, tels que les bras, les jambes et le corps humain. Avec une précision de point allant jusqu'à 0,1 mm, Eva est l'un des scanners 3D les plus populaires dans une variété d'industries, de la santé au design industriel et à la science.

Maria Köhlitz scanne le membre résiduel de Paul Teupel avec Artec Eva

Scanner 3D couleur à lumière structurée avec une précision extraordinaire de 0,05 mm, Artec Space Spider excelle dans la numérisation rapide de petits objets. Facile à apprendre et à utiliser, il a fait ses preuves dans la numérisation parfaite de doigts, de mains, d'oreilles, de visages et bien plus encore. Pendant le processus de capture numérique, la numérisation s'effectue directement et en temps réel dans le logiciel Artec Studio, réputé dans le secteur. Eva et Space Spider sont tous deux intégrés de manière fluide au logiciel de modélisation Geomagic Freeform.

Au total, il a fallu environ 10 mois entre le premier prototype et le bras final prêt à être monté. La main (bébionique) a été achetée chez Ottobock, tandis que la prothèse elle-même a été entièrement créée par Carsten, conçue dans Geomagic Freeform et imprimée en 3D à partir de plastique PA2200.

Un rembourrage en silicone bleu sert également d'interface entre la prothèse et le membre résiduel de Paul. À l'intérieur du corps de la prothèse se trouvent des câbles et des fils reliés à des capteurs situés sur la peau de Paul qui utilisent l'électricité musculaire (myoélectricité) pour faire bouger le nouveau bras et la nouvelle main. Ainsi, en pensant simplement à un mouvement spécifique, les muscles qui feraient normalement bouger le bras de cette manière sont activés, les capteurs captent l'électricité via les capteurs cutanés, et la prothèse se déplace et fonctionne comme Paul l'a prévu.