Алгоритмы могут использоваться для создания дешёвых, отлично подходящих под конкретного пользователя протезов, инструментов ортодонтии и других вещей.
Автор: Джесса Гэмбл
В 1981 году Ян Грегсон заглянул в магазин протезов в госпитале Ванкувера, чтобы купить себе новую ногу. Продавец произвёл различные измерения а затем сделал гипсовый слепок культи без ноги, чтобы создать протез.
«Эта нога была просто отстоем. Она была на два дюйма короче чем нужно, с плохим протезным стыком и без набивки» — говорит Грегсон — «это было очень болезненно. Я пытался и пытался, но пользоваться было невозможно».
Протезные конечности, особенно стыки, которые их удерживают, должны быть аккуратно подогнаны к месту ампутации. Теперь, работающий в киноиндустрии каскадёр и двукратный участник Паралимпиады в толкании ядра и метании диска, Грегсон описывает своего нынешнего создателя протезов как художника, мастера, который передаёт свои навыки лишь нескольким избранным протеже.
Любимый протез Грегсона имеет округлое прямоугольное отверстие с силиконовой подкладкой. После того, как тестовый разъем подтверждает посадку, отливается уже реальная вещь, а затем с помощью наждачной бумаги и фена она обрабатывается для корректировки. Грегсон настаивает на том, что именно персональный подход имеет значение, и всегда будет то, что требуется подогнать. Даже поза в процессе измерения — если бёдра не находятся в нужном положении — может повлиять на удобство посадки.
Эксперты в протезировании напоминают редких животных и не могут заниматься массовым производством, в отличие от техники. В то время как точное соответствие с помощью традиционных методов требует почти виртуозных навыков, появление 3D печати может позволить создавать гораздо более точные приспособления, которые могут быть сделаны прямо у вас дома. Сделанный на заказ 3-D распечаток может даже помочь в ортодонтии и других корректирующих процедурах.
Идея Сенгеха заключается в том, что достаточно хороший алгоритм может в конечном итоге воспроизвести опыт человеческого протезиста.
Человеческая нога имеет более сложную структуру, которую полноценно не может отобразить никакой слепок, и она меняется и изгибается с каждым движением. Дэвид Сенгех из группы биомехатроники в MIT Media Lab трудится для того, чтобы преобразовать итерационный процесс протезирования в единоразовую процедуру, фокусируясь на анатомии ампутированной конечности. Он начинает с отображения оставшейся части конечности с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), который показывает форму и последовательность её основной ткани. Являясь более точным измерением, чем использование традиционных инструментов и даже лазера, МРТ различает кости, мышцы и суставной хрящ и позволяет избежать проблем выравнивания, которые появляются во время внешнего сканирования.
Используя большую берцовую кость в качестве опорной точки, система автоматизированного проектирования в сочетании с инженерной техникой называется методом анализа конечных элементов и используется чтобы предсказать, какие внутренние точки давления на культю могли бы наиболее удобно нести нагрузку веса тела. Алгоритм проектирует разъем, который является гибким в одних областях, и жестким в других, с использованием различных материалов.
«Мы смогли сделать первый (в мире) протезный разъём полностью с помощью количественных методик» — говорит Сенгех — «Никакие человеческие руки не были использованы для определении формы, в том числе стыковых линий и свойств материала разъёма».
На протяжении 90х годов в родной стране Сенгеха — Сьерра-Леоне — шла гражданская война, в ходе которой около 8000 тысяч людей перенесли ампутацию одной или нескольких конечностей. Многие из этих инвалидов имели доступ к протезам, но отказались от них из-за дискомфорта и плохой подгонки. В отличие от них Грегсон попал под поезд в той части Англии, где нечасто можно встретить подобный вид травмы. Хирург сделал всё возможное, но от ноги Грегсона осталась только остаток с голой костью, без частей плоти, которые могли бы сделать протезный разъём более удобным.
Идея Сенгеха заключается в том, что достаточно хороший алгоритм может в конечном счёте заменить опыт человеческого протезиста. В любой точке света ампутант сможет послать Сенгеху минимальный набор информации, и специалист будет готов в ответном электронном письме прислать схему протезного разъёма, которая может быть напечатана на местном 3D-принтере в тот же день, когда состоялись измерения.
Следующим шагом должно стать расширение проекта, но до тех пор ампутантам придётся продолжать пользоваться тем, что есть. «Даже я, имея доступ к первоклассному медицинскому обслуживанию, использую клейкую ленту с моим протезом всё время. Мне пришлось бы посещать магазин каждую неделю если бы я приходил исправить каждое возникающее неудобство» — говорит Грегсон — «самая большая проблема появляется если я набираю или теряю вес. Тогда разъём становится слишком тугим или чересчур свободным».
Люди всегда пытаются найти собственные решения — экспериментируя собственноручно и дорабатывая свои протезы — соглашается Сенгех.
Возможно самая многообещающая вещь заключается в возможности объединения этих двух подходов: высокотехнологичного оборудования и человеческой изобретательности, которую люди используют для решения собственных проблем. Например Амос Дадли, студент колледжа, изучающий цифровой дизайн, исправил свои выступающие и кривые зубы-резцы, потратив один процент от стоимости ортодонтического лечения.
Будучи студентом, у Дадли было очень мало свободных денег, однако он имел один существенный актив: доступ к производственной лаборатории Института Технологии Нью-Джерси, среди оборудования которого был 3D-принтер высокого разрешения, программное обеспечение для проектирования и машина для создания вакуума. После создания слепка своего собственного зуба и проектирования положения каждого из них, Дадли создал 12 выпрямителей, которые исправили его зубы до почти безупречной улыбки. Он приобрёл крепёжный пластик на e-bay и его общие расходы составили всего 60 долларов.
«Они гораздо комфортнее чем брекеты и сидят на моих зубах очень хорошо» — написал Дадли в своём персональном блоге — «Мне было приятно обнаружить, когда я надел первый, что он оказывает почти незаметное давление на зуб, положение которого я планировал исправить».
После 16 недель кривизна была исправлена, но Дадли продолжает носить последние выпрямители по ночам, чтобы защитить свои зубы от повреждения, которое может вызвать скрежет. Они обеспечивают идеальную посадку в качестве отбеливающего лотка (стоматологи предупреждают, что подобные выпрямители могут решить проблему кривизны зубов лишь в простых случаях).
Если предположить, что 3D принтеры следуют ценовому паттерну новых технологий — снижение стоимости со временем — разница в стоимости между профессиональным и любительским производством будет только увеличиваться в грядущие годы (автор имеет ввиду, что 3D-принтеры приведут к удешевлению кустарного создания подобных вещей — ред.) В будущем, проблема отсутствия специалиста или недостатка ресурсов не будет представлять препятствия для достижения комфорта.
Оригинал: TheAtlantic
