AVANT : Albert Chi, MD, chirurgien traumatologue à l’hôpital Johns Hopkins de Baltimore, fabrique une main e-NABLE. EN BAS : agrandissement des pièces 3D de la main e-NABLE. Photographie reproduite avec l’aimable autorisation de e-NABLE et de Jen Martin Studios.
L’utilisation de l’impression 3D se développe rapidement dans une variété d’industries, y compris l’aérospatiale, la défense, l’automobile et, notamment, les soins de santé. Dans le même temps, la technologie a apporté des capacités de fabrication dans les bureaux, les maisons, les salles de classe, les laboratoires universitaires et les petites entreprises, déclenchant un tsunami de créativité et d’innovation.
« L’impression 3D existe depuis des décennies….. Ce qui est nouveau, c’est que l’impression 3D a atteint des prix et des empreintes conviviaux pour les consommateurs, que de nouveaux matériaux et techniques rendent de nouvelles choses possibles, et qu’Internet lie le tout », selon un rapport de 2013, 3D Printing and theFuture of Manufacturing, de Computer Sciences Corporation,Falls Church, Virginie.
L’impression 3D a également suscité l’intérêt de la communauté O&P, ce qui se traduit par des recherches, des présentations lors de conférences professionnelles et scientifiques, des initiatives de recherche et développement, et de nouveaux produits sur le marché. Cependant, une vague de nouveaux développements en prothétique en dehors de la profession d’O&P a suscité à la fois l’intérêt et l’inquiétude de la communauté O&P. Bien que cet article se concentre sur la prothétique des membres supérieurs, nous examinerons également certaines innovations dans le domaine de l’orthétique et de la prothétique des membres inférieurs.
Une population mal desservie reçoit un coup de main
Les histoires d’étudiants du secondaire et de l’université, d’ingénieurs, de professionnels de la santé et d’amateurs créant des prothèses pour les enfants amputés ou souffrant de déficiences congénitales des membres ont attiré l’attention des médias et la curiosité du public. L’intérêt pour l’aide aux autres converge avec une passion créative pour l’innovation technologique alimentée par des imprimantes 3D abordables, des matériaux à faible coût et des fichiers téléchargeables en open source pour l’impression.La technologie est également prometteuse pour répondre aux besoins O&P des missions humanitaires dans les pays en développement ou dans les zones durement touchées par la guerre et les catastrophes naturelles, explique Jeff Erenstone, CPO,Mountain Orthotic and ProstheticServices, Lake Placid, New York.
Un garçon utilise sa main e-NABLE pour faire du vélo.
Un bénévole e-NABLE assemble une main prothétique imprimée en 3D pendant que le bénéficiaire regarde. Photographies avec l’aimable autorisation d’e-NABLE et de Jen Martin Studios.
L’une des organisations à l’avant-garde est e-NABLE (www.enablingthefuture.org), fondée en 2013 par JonSchull, PhD, un chercheur scientifique auMedia Arts Games Interaction CreativityCenter du Rochester Institute ofTechnology. Le réseau mondial de bénévoles se développe rapidement ; Schull estime qu’il compte aujourd’hui environ 6 300 personnes et qu’il augmente d’environ 1 % chaque semaine, avec des appareils actuellement fournis à au moins un bénéficiaire dans une quarantaine de pays.
Puisque les enfants se débarrassent rapidement de leurs prothèses et que, étant actifs et énergiques, ils sont durs sur leurs appareils, le coût de la fourniture de prothèses traditionnelles est prohibitif pour la plupart des familles. Les enfants s’en passent donc. « Et même lorsqu’ils ont des prothèses traditionnelles, ils les rejettent souvent », commente M. Schull.
« Avec les enfants, nous sommes en fait dans une situation idéale », poursuit-il. « Les enfants sont attirés par les superbes designs et les caractéristiques des jouets, et leurs amis adorent aussi ces appareils. Il y a donc des avantages psychosociaux aussi bien que fonctionnels. »
« Quand vous le faites ressembler à un robot et que vous le donnez à un enfant de huit ans, il sera l’enfant le plus populaire de la classe », ajoute Erenstone, bénévole chez e-NABLE.
e-NABLE : ce qui est disponible, ce qui est à venir
La plupart des appareils fournis par les bénévoles d’e-NABLE sont des mains partielles nécessitant que le bénéficiaire ait un poignet intact ; cependant, des appareils transradiaux et même transhuméraux sont en cours de développement ou font l’objet de tests bêta avant d’être diffusés publiquement. Plusieurs personnes qui ont reçu une main et des membres de leur famille font preuve de générosité en devenant eux-mêmes volontaires, en fabriquant d’autres appareils, et certains d’entre eux se portent volontaires pour tester les nouveaux appareils.
Le site Web d’e-NABLE présente une prothèse myoélectrique pour les personnes présentant des différences de membres transhuméraux, le bras sans orbite, créé par une équipe d’étudiants de l’Université de Floride centrale (UCF) dirigée par Albert Manero, étudiant en doctorat d’ingénierie. Bien que les fichiers de code source libre puissent être téléchargés et que les composants et matériaux puissent être achetés chez des détaillants grand public, la conception nécessite une expertise électrique approfondie, du temps et une imprimante plus robuste que celle dont disposent la plupart des volontaires, souligne e-NABLE. L’équipe de l’UCF a créé une organisation à but non lucratif, Limbitless Solutions (www.limbitless-solutions.org), qui peut fournir les prothèses pour environ 350 $ en coûts de matériaux.
Sécurité, préoccupations réglementaires
La communauté O&P a exprimé des préoccupations quant à la sécurité des dispositifs 3D conçus et imprimés par des bénévoles qui n’ont pas l’apport de prothésistes professionnels et n’ont pas été approuvés par la U. S. Food and Drug Administration (FDA).L’American Orthotic Prosthetic Association (AOPA) a publié en février une déclaration exprimant ces préoccupations. « Nous sommes intrigués par les technologies 3D émergentes présentées dans plusieurs reportages récents à la télévision, dans la presse écrite et sur le Web, tout en notant que, dans de nombreux cas, les soins présentés impliquent des instances qui ne sont pas entièrement conformes aux règles de la FDA et/ou aux exigences fédérales ou étatiques en matière de licence et d’accréditation. » Schullnote qu’il partage cette préoccupation et que les responsables de la FDA ont soutenu le travail d’e-NABLE, comme l’a exprimé Matthew DiPrima, fonctionnaire de la FDA, lors de la Science en 3D : 2015 BioinformaticsFestival en janvier.
La déclaration de l’AOPA reflète également la préoccupation des prothésistes concernant les rapports inexacts sur le coût des prothèses traditionnelles du membre supérieur.
Pas des prothèses à part entière
Peut-être que la sécurité et la préoccupation réglementaire sont liées à une distinction qui n’est pas bien comprise par les médias et le grand public, à savoir que les dispositifs 3D imprimés par des volontaires ne sont pas réellement des prothèses entièrement fonctionnelles, selon leurs producteurs. M. Schull ne manque pas de souligner les limites des dispositifs à main partielle. Ils aident les enfants à effectuer des tâches simples, comme tenir une bouteille d’eau tout en tenant une collation dans l’autre main, utiliser les deux mains pour faire du vélo ou attraper un ballon. Le site Web prévient que les appareils ne peuvent pas supporter plus de quelques livres de poids et que la force de préhension n’est pas assez forte pour jouer sur les barres de singe, actionner les freins de la bicyclette, faire les mains courantes ou faire des activités similaires.Les bénévoles et les bénéficiaires sont informés de ces limitations.
Erenstone mentionne que ses discussions avec Schull ont aidé à ajouter un aperçu à e-NABLE sur la valeur et la nécessité d’impliquer des prothésistes professionnellement formés dans le développement et l’application des dispositifs. Schull est désireux d’atteindre la communauté O&P. Lui et Erenstone ont présenté une session générale matinale lors de la récente Assemblée nationale de l’AOPA sur « Le nouveau monde des appareils imprimés en 3D : Challenges and Opportunities », ainsi qu’un atelier l’après-midi pour permettre aux participants de s’essayer à l’impression 3D. M. Schull a également fait une présentation lors de la séance générale du symposium canadien de l’International Society for Prostheticsand Orthotics (ISPO) le 2 octobre.
« Nous sommes impatients de collaborer avec des professionnels et de les inclure parmi nos bénévoles, ainsi que parmi nos conseillers », dit M. Schull. « L’objectif est de développer de nouvelles opportunités et de créer de nouvelles options pour les utilisateurs et les professionnels. Je suis tout à fait conscient que nous ne pouvons servir qu’un très faible pourcentage des personnes qui ont besoin d’appareils d’assistance, de prothèses ou d’orthèses. Les prothésistes et les orthésistes sont un élément essentiel de l’écosystème des soins de santé pour décider quels cas nécessitent quels types de systèmes ». Il poursuit : « Nous aimerions vraiment travailler avec la communauté O&P ; il y a une place pour toutes ces solutions. Notre but n’est pas de saper la profession très précieuse qui rend ce que nous faisons possible et qui fait ce que nous ne pouvons pas faire. »
Fausse image pour les décideurs politiques, le public ?
Certains cliniciens de l’O&P et d’autres parties intéressées ont exprimé leur inquiétude quant à l’image générée par la couverture médiatique qui semble mettre sur un pied d’égalité une main prothétique imprimée en 3D, dont la technologie est relativement simple et la fonction limitée, avec la fonction, la résistance et la durabilité d’une prothèse complexe, conçue, fabriquée et ajustée par des professionnels pour les membres supérieurs, tout en gonflant considérablement les coûts des prothèses fournies par des professionnels.
« En tant que prothésistes, nous nous sentons très à l’aise avec l’ajustement des douilles, les propriétés des matériaux et le travail avec les patients », souligne Gerry Stark Jr, MSEM, CPO/L,FAAOP, spécialiste clinique senior des membres supérieurs, Otto Bock HealthCare, Austin, Texas. « Toutes ces compétences sont encore extrêmement précieuses et pertinentes avec l’impression 3D. Fondamentalement, l’impression 3D peut être considérée comme une forme sophistiquée et nouvelle de technologie pour faciliter le processus de fabrication. J’ai le sentiment que le prothésiste reste essentiel dans la gestion de la relation patient-client pour mettre en œuvre et optimiser cette technologie », poursuit M. Stark, « Ce qui préoccupe beaucoup les prothésistes, c’est que certains décideurs politiques partent de l’hypothèse erronée que les amputés peuvent contourner le processus d’appareillage. Il y a cette idée technologiquement naïve que les patients pourraient simplement faire mesurer leur membre résiduel, le scanner, et envoyer le fichier à un centre de fabrication. Le patient recevrait alors une prothèse entièrement fonctionnelle et durable à un coût bien moindre que celui d’un prothésiste. Cependant, un professionnel de la prothèse qualifié devra toujours être disponible pour adapter et optimiser cette nouvelle technologie ».
D’autres professionnels de la prothèse se sont exprimés sur des forums publics, tels que le listserv de l’OANDP-L. Beaucoup de leurs commentaires pourraient être résumés dans le présent rapport. Beaucoup de leurs commentaires pourraient se résumer ainsi : » Les gens vont penser que nous arnaquons le public. «
Une fille porte l’appareil orthopédique pour scoliose imprimé en 3D d’UNYQ, avec un motif esthétique distinctif. Photographie avec l’aimable autorisation de UNYQ.
William Layman, CPO, BOCO,BOCP, copropriétaire avec sa femmeSharon Layman, CFOM, COF, CMF,d’Innovative Orthotics & Prostheticsof Louisiana, Kenner, déclare : « Il y a beaucoup d’informations trompeuses sur les coûts des appareils prothétiques traditionnels et sur ce qu’ils peuvent faire. »Layman est un partisan du potentiel de l’impression 3D, et a développé une jambe prothétique imprimée en 3D avec de bons résultats. Layman est également propriétaire d’InnovativeDigital Manufacturing of Louisiana,Kenner, qui produit une grande variété de produits imprimés en 3D.
L’impression 3D dans l’éducation
« L’Enable Community Foundation développe un référentiel de données et d’expériences acquises par les personnes impliquées dans le processus d’impression volontaire et devient un centre de recherche sur plusieurs sujets », dit Schull. « Nous serions heureux de pouvoir collaborer avec des prothésistes et des orthésistes professionnels ».
Maria Esquelades, directrice des programmes, décrit l’échange d’éducateurs e-NABLE et l’initiative e3STEAM : « Ils donnent aux éducateurs formels et informels une chance de développer quelque chose ensemble ou de le développer et de le partager avec d’autres, d’enseigner aux autres et de créer des espaces de fabrication. » Note de l’auteur : Les makerspaces sont des espaces créatifs, parfois appeléshackerspaces ou fablabs, où les gensse rassemblent pour créer et apprendre.
Une fille reçoit sa nouvelle main prothétique imprimée en 3D par des bénévoles lors de la conférence Prosthetists Meet Printers. Photographie reproduite avec l’aimable autorisation d’e-NABLE et de Jen Martin Studios.
La Commission nationale de l’enseignement de l’orthétique et de la prothétique (NCOPE) note dans son rapport sur le sommet éducatif de 2015 : » L’impression 3D peut éventuellement offrir un moyen pratique de produire des appareils, mais l’application appropriée de la technologie émergente dépendra de praticiens bien qualifiés.Ces technologies sont des opportunités pour la profession, et non des menaces pour elle. »
Des sessions et des présentations sur l’impression 3D commencent à apparaître dans les conférences professionnelles, et certaines des écoles O&P accréditées par le NCOPE et la Commissionon Accreditation of Allied Health Education Programs(CAAHEP) ajoutent des informations sur l’impression 3D à leurs programmes.
Certains des enfants présents à la conférence Prosthetists Meet Printers ont apprécié de participer à la fabrication des mains imprimées en 3D. Photo reproduite avec l’aimable autorisation de e-NABLE et de Jen Martin Studios.
Le programme du 15e congrès mondial de l’ISPO, qui s’est tenu du 22 au 25 juin à Lyon, en France, comprenait cette note : « En plus des améliorations continues que l’on constate dans les appareils P&O… cette année, il y a un nouveau domaine de développement : les technologies d’impression 3D ou additives. Celles-ci sont extrêmement adaptées à la fabrication de dispositifs adaptés aux besoins personnels. »
Prosthetic Design Inc. (PDI), Clayton, Ohio, travaille avec le Century College et le Baker College pour développer une session 3D pour leurs programmes de techniciens O&P, selon Brad Poziembo, LP. « Nous construisons une imprimante pour le Baker College ; ils formeront leurs techniciens sur l’imprimante. » L’imprimante PDI peut fabriquer des douilles beaucoup plus rapidement que la fabrication traditionnelle, ce qui permet d’accélérer la formation, ajoute-t-il. PDI a réussi à mettre au point une embase de prothèse de membre inférieur résistante et durable, imprimée en 3D, à partir d’une technologie développée à l’Université Northwestern, explique Poziembos. « Je peux scanner et adapter le patient dans la même journée. Ils peuvent sortir pour déjeuner, revenir dans environ une heure et demie, et je peux avoir l’emboîture prête pour eux. »
Nouveaux développements dans les prothèses de membres inférieurs, les orthèses
À une intersection où l’esthétique, le design industriel et l’O&P se rencontrent, certains développements dans les orthèses imprimées en 3D et les couvertures de prothèses de membres inférieurs montrent la capacité de l’impression 3D à mettre en valeur l’individualité de l’utilisateur.
En 2012, 3D Systems, Rock Hill, Caroline du Sud, a acquisBespoke Innovations, San Francisco, connu pour les carénages de prothèses de membres inférieurs créés par le designer industriel ScottSummit. UNYQ, San Francisco, collabore avec 3D Systems pour commercialiser les carénages prothétiques, les attelles et les moulages de 3D Systems. UNYQ s’est associé à Ottobock, Duderstadt, Allemagne, pour fournir des carénages cosmétiques pour les membres inférieurs fabriqués à partir de différents matériaux selon le choix de l’utilisateur. UNYQ lance également ce mois-ci des carénages prothétiques de membres supérieurs imprimés en 3D.
Dans le domaine des orthèses, UNYQ a lancé une version limitée d’une orthèse de scoliose imprimée en 3D et développée par 3D Systems. L’orthèse a permis d’obtenir un niveau de correction des courbes similaire à celui de l’orthèse de Boston, mais a été très largement préférée par les enfants et les adolescents pour son aspect attrayant, selon une étude pilote non publiée menée à l’UCSF Benioff Children’s Hospital, à Oakland, en Californie, par l’équipe chargée des dispositifs médicaux personnalisés de 3D Systems, en collaboration avec James Policy, MD, de l’université de Stanford, et Robert Jensen, CPO, Laurance Orthopedic, à Oakland.
La cliente d’Erenstone pose avec sa fille, montrant le motif Rosie the Riveter sur son revêtement de membre inférieur personnalisé.Photographie avec l’aimable autorisation de Jeff Erenstone.
« Quelque chose qui manque dans notre industrie a été la personnalisation, et nous n’avons pas vraiment embrassé la révolution numérique comme , » dit Eythor Bender, PDG et cofondateur d’UNYQ. « Dans les cinq prochaines années, l’impression 3D va changer notre secteur à bien des égards. À l’UNYQ, nous travaillons avec l’industrie de l’O&P pour en maximiser le potentiel. »
Erenstone a lancé une nouvelle entreprise, Create Prosthetics, à Lake Placid, et a mis au point des housses de prothèses. « Nous avons l’usage exclusif d’un matériau flexible – pas comme le plastique fragile qui se fissure si vous frappez quelque chose », explique-t-il. « C’est beaucoup plus durable et ça épouse la forme de la jambe. Nous allons nous spécialiser en faisant de l’esthétique cool. Récemment, un vétéran de la guerre voulait avoir Rosie the Riveter sur sa prothèse, et c’est ce que nous avons fait. Nous pouvons aussi faire des couvertures de couleur chair, mais c’est amusant de faire des couvertures qui expriment des intérêts. »
Actualité et avenir
Bien que l’impression 3D commence à avoir un impact dans l’O&P, l’accent à ce stade semble être plus sur le potentiel que sur l’utilisation actuelle. « Je pense qu’elle est proche mais pas encore tout à fait là en termes de durabilité et de compétitivité en termes de coûts et de temps par rapport aux méthodes traditionnelles de production d’appareils structurels en O&P », déclare Jim Colvin, directeur de la recherche et du développement, WillowWood, Mt. Sterling, Ohio. WillowWood a étudié l’impression 3D et travaille actuellement sur un projet. « Les matériaux et les processus doivent être améliorés, mais je pense que ce n’est qu’une question de temps avant que la technologie ne progresse au point d’être commercialement viable pour les dispositifs d’O&P courants. »
« L’impression 3D présente certaines limites », déclare Sam Hale, CPO, directeur des prothèses, Fillauer CompaniesInc, Chattanooga, Tennessee. « Il y a un manque de durabilité et une faiblesse structurelle. Il existe des moyens de renforcer le matériau, mais ils sont coûteux. Cependant, nous surveillons les développements et utilisons la technologie disponible dans la mesure du possible. »
« Je vois le domaine continuer à adopter l’impression3D, à n’importe quel niveau, car elle est définitivement là pour rester », dit TracySlemker, CPO/L, FAAOP, président et fondateur de Dayton Artificial Limb,Ohio, et PDI.
« La façon dont nous fabriquons l’orthèse ou la prothèse est secondaire à la gestion des soins du patient », déclareDennis Clark, CPO, président de Clark& Associates Prosthetics and Orthoticset O&P1, Waterloo, Iowa. « Chaque fois que nous proposons une nouvelle façon de mesurer ou de fabriquer, les gens disent : « Ils le rendent si facile que n’importe qui peut le faire. « Toutes les techniques de fabrication nous permettent simplement de nous concentrer sur notre travail, qui consiste à gérer les soins prothétiques et orthétiques,dans le but d’améliorer la fonction,la santé et la qualité de vie des patients que nous servons. »
Miki Fairley est une rédactrice indépendante basée dans le sud-ouest du Colorado. Elle peut être contactée par courrier électronique à l’adresse suivante :
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