In de onderzoeksgroep Mobilab & Care van Thomas More hogeschool werkt men onder andere aan een geautomatiseerde workflow voor de productie van gepersonaliseerde hulpmiddelen, zoals orthesen en prothesen. Een goede 3D scan van bijvoorbeeld het been of de stomp van de patiënt is hiervoor de basis. Gebruiksvriendelijkheid van de scanner is echter minstens zo belangrijk als nauwkeurigheid, zegt onderzoeker Tom Saey.
De 35 medewerkers van het Mobilab & Care onderzoeken hoe je technologie kunt inzetten in de zorg, zodat iedereen kan deelnemen aan de samenleving. Technologie voor slimmere zorg. Gestart vanuit de opleiding orthopedie van Thomas More heeft de onderzoeksgroep het blikveld inmiddels verruimd. In onder andere EU-projecten wordt ook gewerkt aan bewegingsanalyse, monitoringsystemen, ondersteunende communicatietechnologie en nog meer.
Mobilab & Care van Thomas More hogeschool ontwikkelt design algoritmen voor gepersonaliseerde hulpmiddelen
3D scannen en 3D printen
Tom Saey, van huis uit orthopedisch technoloog en Industrieel Ingenieur Elektromechanica, is vooral bezig met onderzoek naar 3D scannen en 3D printen in de zorg. Scannen is een onmisbare technologie in zijn werk. De scandata zijn het vertrekpunt voor de design algoritmen die binnen Mobilab & Care van Thomas More Hogeschool ontwikkeld worden. “We zijn hier veel bezig met het automatiseren van het designproces voor hulpmiddelen. Uiteindelijk willen we naar gepersonaliseerde hulpmiddelen zonder de stap om telkens weer ontwerpen te moeten maken”, zegt de onderzoeker. Deze hulpmiddelen kunnen prothesen zijn, maar ook orthesen en exoskeletons. 3D scannen is de belangrijkste eerste stap.
Nauwkeurigheid en gebruiksgemak
Mobilab & Care gebruikt hiervoor onder andere de Artec Eva en Leo 3D scanners. Deze laatste is een draadloze 3D scanner die gebruikt maakt van Kunstmatige Intelligentie (AI) om alleen de data vast te leggen die je echt nodig hebt. Met de Artec Eva en Leo scannen de medewerkers en meewerkende zorgverleners de ledematen van de patiënten of bijvoorbeeld de stomp als een prothese gemaakt moet worden. “Voor prothesen is nauwkeurigheid zeer belangrijk”, zegt Tom. Voor andere toepassingen is de hoge nauwkeurigheid van de Artec 3D scanners minder noodzakelijk. Wat Tom Saey vooral belangrijk vindt, is het gebruiksgemak: “Typisch voor de orthopedische sector is dat men niet gewend is digitaal te werken. Veel gebeurt nog met de hand. Als je dan mensen wilt laten scannen, is het belangrijk dat de scanners super gebruiksvriendelijk zijn en dat ze heel intuïtief te bedienen zijn.”
Met behulp van color overlays kan men controleren of de scanner genoeg data heeft verzameld
Geïntegreerd scherm
De Artec Leo scoort op dit punt met name omdat deze draadloze 3D scanner een interactief 5.5 inch scherm heeft waarop je direct ziet wat je scant. Tom Saey: “De medewerkers die scannen, gaan dikwijls op verplaatsing naar de patiënt. Dan is het een voordeel dat de 3D scanner draadloos werkt en je geen extra laptop hoeft mee te nemen.” Daarnaast is het niet nodig om markers aan te brengen. In plaats daarvan geeft de scanner op het scherm met kleuren aan of men te dicht op het onderwerp zit of te ver weg. Met behulp van color overlays kan men controleren of de scanner genoeg data heeft verzameld. Dat is essentieel, omdat het ontwerp van een prothese of ander hulpmiddel gemaakt wordt op basis van de scandata. “Als die niet goed zijn, kan de prothese slecht of niet passen.”
Automatisch ontwerpproces
Het ultieme doel waar de onderzoeksgroep van Thomas More aan werkt, is een geautomatiseerde workflow van 3D scannen tot en met 3D printen van patiëntspecifieke hulpmiddelen zoals prothesen en orthesen. Daartoe worden de scandata eerst verwerkt in de Artec Studio software, waarin alle data worden samengevoegd tot een 3D model. Tom Saey werkt graag met de Artec software omdat je daarin veel controle hebt over hoe je de scandata verwerkt. Dat is bij andere scanners wel eens minder. “Daar heb je weinig invloed op het eindresultaat. Bij Artec kun je frame voor frame door de scan gaan.” Tegelijkertijd kun je de data ook automatisch verwerken, een mogelijkheid die de studenten dikwijls kiezen. “Studenten grijpen vaak naar de geautomatiseerde workflow. Voor hen gaat het om ervaring opdoen met scannen.” Maar als je de leercurve doorloopt, heb je veel meer invloed op het eindresultaat. Om de ontwerpstap te automatiseren zijn binnen Mobilab & Care algoritmen ontwikkeld in Rhinoceros 3D. Een belangrijke tussenstap blijft dat de orthopedisch technoloog het model digitaal kan aanpassen, bijvoorbeeld als op bepaalde punten meer of minder druk nodig is. “Dat doen ze traditioneel door aan het gipsmodel wat materiaal toe te voegen of weg te halen. Met speciale software kan men dit digitaal doen. Of de prothese gaat passen, staat of valt met deze correcties.” Daarna worden de prothesen 3D geprint, tegenwoordig meestal met Multi Jet Fusion technologie.
Kunstmatige Intelligentie
In een onderzoeksproject met Orthobroker heeft Mobilab & Care onderzocht of je Kunstmatige Intelligentie (AI) kunt gebruiken om deze correcties automatisch uit te voeren. Tom Saey: “De standaard correcties kan AI perfect voorspellen. Daarmee kan een prothesist de repetitieve taken in zijn werk automatiseren. Maar er is uiteraard nog steeds input nodig van de klinische expert.”
Large scale 3D printen
In de toekomst wil Mobilab & Care samen met de onderzoeksgroep duurzame productie van Thomas More onder andere onderzoeken of large scale 3D printen ingezet kan worden voor de productie van grotere hulpmiddelen zoals patiënt specifieke zitschalen in rolstoelen. Deze worden nu met vacuümvormen gemaakt, waar opnieuw het nodige handwerk aan vooraf gaat. Onderzocht wordt of een digitale workflow met 3D design en 3D printen een beter alternatief is. Ook wil men kijken of er met gerecycleerde kunststoffen geprint kan worden. Opnieuw is 3D scannen het vertrekpunt.
Meer informatie over de Artec 3D scanners: 4c, de Benelux dealer voor Artec. 4C demonstreert de Artec scanners tijdens AM for Production op 29 maart in ‘s Hertogenbosch.
