Krzysztof Grandys drukuje ręce jak dla Supermana
Niedawno pewien chłopiec zmielił palce w maszynce do mięsa. Został mu tylko kciuk, więc wydrukowaliśmy dla niego rękę bez kciuka. Mam satysfakcję, że znowu się uśmiecha - mówi Krzysztof Grandys, lekarz anestezjolog z Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Prokocimiu.
- Czuje się Pan bardziej lekarzem, czy bardziej konstruktorem plastikowych rąk?
- Lekarzem, ale technika jest moją pasją i odskocznią od usypiania i budzenia, co robię każdego dnia jako anestezjolog. Gdy usłyszałem, że w 2006 roku Adrian Bowyer zbudował prototyp drukarki 3D z przeznaczeniem dla użytkowników domowych, chciałem mieć takie cacko. Więc gdy dostałem nagrodę jubileuszową, zrobiłem sobie prezent.
Zamierzałem wykorzystać drukarkę do czegoś, co łączy medycynę i technikę. W internecie znalazłem Exiii, czyli japoński projekt protezy ręki do wykonania za pomocą drukarki 3D, z wykorzystaniem taniej i dostępnej masowo elektroniki. Autorzy opublikowali go w formie otwartej dokumentacji i każdy, kto chciał, mógł z niej skorzystać.
Japońska drukowana ręka kosztowała 300 dolarów. W Polsce, jeśli by użyć drukarki domowej i zakupić części polecane w projekcie, skończyłoby się na dwóch tysiącach złotych. Biorąc pod uwagę protezy bioniczne, za które trzeba zapłacić 50 tysięcy i więcej - było się nad czym zastanawiać. Japoński projekt Hackberry jest nadal dostępny i można sobie wydrukować plastikową, wykorzystującą elektronikę rękę, która ma ruchome: kciuk, palec wskazujący i kolejne trzy palce. Sterowanie nimi jest proste.
- Ale nadal buszował Pan w internecie...
- I zwróciłem uwagę na projekt mechanicznych protez dłoni, realizowany przez organizację e-Nable (Enabling The Future). To sieć kilku tysięcy rozsianych po całym świecie wolontariuszy pomagających ludziom, którzy nie mogą sobie pozwolić na drogie, dostępne na rynku tradycyjne urządzenia protetyczne.
Wolontariuszami e-Nable mogą zostać osoby chcące drukować elementy protez, składać je w całość lub spotykać się z ich odbiorcami, pomagać wybrać i dopasować urządzenie. Spodobał mi się zarówno pomysł ich ręki drukowanej w 3D, jak i ten wolontariat. Tym bardziej że ręka 3D działa bez elektroniki. Jest jeszcze tańsza i prostsza do wykonania od japońskiej, a może być pomocna. To nowoczesny technologiczny gadżet.
- W dodatku jest kolorowa i wygląda jak ręka robota.
- Jest „robotyczna”. To określenie zostało wymyślone przez Amerykanów, którzy założyli, że plastikowe ręce będą przypominać kończyny Supermana, Spidermana i innych dziecięcych bohaterów. Ta moda przyjęła się też u nas. Ale na przykład w Afryce nie chcą robotycznych rąk. Wolą te najmniej rzucające się w oczy, bo na ręce z drukarki czekają głównie osoby dorosłe, które straciły je na skutek wojen.
- Jak działa ów technologiczny gadżet?
- Na wierzchu ma zestaw linek, które podczas zgięcia nadgarstka naprężają się i zaczynają ciągnąć palce w kierunku wnętrza dłoni. Po wyprostowaniu nadgarstka, palce wracają do wyjściowej pozycji dzięki odpowiednio poprowadzonym gumkom. Jeśli brak nadgarstka - zgięcie ręki w łokciu powoduje zaciśnięcie się plastikowych palców. Ręka z drukarki jest dosyć duża, ale lekka. To szczególnie ważne dla dziecka, które ma ubytek przedramienia i nie pracowało dotąd bicepsem. Uruchomienie tego mięśnia wymaga ćwiczeń wzmacniających.
- Pan drukuje czy też składa urządzenia?
- Robię wszystko, od początku do końca.
- Nie każde dziecko może dostać plastikowy gadżet.
- Musi mieć przynajmniej 3 lata. Plastikowa ręka 3D składa się z małych części, które mogą się rozsypać i dziecko mogłoby połknąć kawałek. Trzeba też pamiętać, że to urządzenie ma ograniczenia. Nie da się z jego pomocą przenosić ciężkich rzeczy, nie powinno się na takiej ręce podpierać ani poddawać jej działaniu wysokiej temperatury (od 70 do 80 st. C), bo plastik może ulec odkształceniu i mechanizm nie zadziała. Trudno wymagać od dwulatka, żeby to zrozumiał.
- Ile plastikowych rąk w ten czy inny sposób dotarło z Pana pomocą do potrzebujących?
- Przez półtora roku działania polskiego oddziału e-Nable około czterdziestu. Trafiły do dzieci w wieku od lat trzech do piętnastu. Jedna trzecia z nich używa ich, jedna trzecia trzyma swoje na półce i czasami po nie sięga, gdy chce się pochwalić - plastikowa ręka jest ładna, kolorowa i nikt inny takiej nie ma. Pozostałe są na technicznym śmietniku. Być może z powodu nadmiernych oczekiwań rodziców, którzy sądzą, że ich pociechy dostają po prostu nową rękę, precyzyjną jak zdrowa, a tak nie jest. Ręka z drukarki 3D jest urządzeniem tylko pomagającym w życiu.
- Dzięki takiej „drukarkowej” pomocy dzieci są jednak bardziej samodzielne, sprawne fizycznie i pewne siebie.
- Poprawiają się ich kontakty z rówieśnikami. Dzieci przestają się wstydzić tego, że są inne. Ale trzeba tę drukowaną rękę dobrze założyć, nabrać wprawy i siły oraz znaleźć dla niej zastosowanie. A u dzieci, które urodziły się bez ręki, trzeba też wypracować odruch, że coś, czego de facto nie mają, dzięki narzędziu z drukarki 3D może im służyć.
- Z czego wykonuje się rękę 3D?
- Z biodegradowalnego tworzywa sztucznego, do którego produkcji używa się mączki kukurydzianej. Takie plastikowe narzędzie zachowuje swoje właściwości, jeśli korzysta się z niego w typowych sytuacjach takich jak: jazda na rowerze, rzucanie piłką, zabawa z psem. Jeśli jednak któryś z elementów protezy ulegnie uszkodzeniu, można go naprawić za pomocą długopisu 3D (3Doodler) lub dodrukować zniszczony fragment.
- Jakie dzieci obdarował Pan rękami?
- Parę miesięcy temu szeroko opisywany był przypadek ośmioletniego Michała z Dobczyc, dla którego plastikową rękę wydrukowali starsi koledzy z miejscowego technikum. Chłopiec urodził się bez prawego przedramienia i jakoś sobie radzi; gra w tenisa stołowego, choć to trudne, bo trzeba podrzucać piłeczkę i trzymać rakietkę tą samą ręką. Jeździ też na nartach, ale na stoku nie używa kijków. Z braku prawej - opanował pisanie lewą ręką. Wciąż jednak ma trudności z zapięciem kurtki lub założeniem czapki, a ręka 3D poprawia mu komfort życia.
Na Filipa z Bydgoszczy trafiłem w internecie. Potrzebował protezy lewej ręki. Wydrukowałem niebieską, model Raptor Reloaded. Spodobała mu się. Potem przyznał się, że plastikowa ręka jest trochę za ciasna, ale za nic nie chciał jej zmienić na większą. Wydrukowałem mu jeszcze rękę stylizowaną na „Kapitana Amerykę”, ale oryginalny Raptor był najlepszy. Dzięki pośrednictwu Fundacji „W Naszych Rękach”, poznałem Igora z Rybnika, który nie ma części przedramienia. Zrobiliśmy mu rękę czerwono-niebiesko-białą.
Moja drukarka 3D ma zbyt mały obszar roboczy, abym mógł w całości wydrukować wszystkie detale potrzebne do jej montażu, ale pomogli wolontariusze. Dość znaczny ubytek lewej ręki na wysokości przedramienia przeszkadzał dziesięcioletniej Karolince. Jej Flexy Arm II wydrukowaliśmy w kolorach fioletowym, błękitnym i białym. Karolinka poprosiła o dodanie świecących elementów. Wykorzystaliśmy gwiazdki i taśmę fluorescencyjną.
- Było jeszcze drugie życzenie…
- Żeby proteza miała paznokcie, które nadawałyby się do malowania. Dziewczynki chcą mieć manicure. Z pomocą pospieszyła Urszula Skowronek - pielęgniarka ze szpitala w Prokocimiu i jednocześnie wolontariuszka e-Nable. Do malowania najodpowiedniejsze okazało się nakładanie lakierów hybrydowych, utwardzanych lampą światła UV. Karolina promieniała, a my mieliśmy frajdę. No, a Kuba - brakuje mu znacznej części przedramienia - chciał mieć wydrukowana rękę 3D w kolorze starego złota.
Cieszy się ze swojej także Szymek. Nie nosi jej bez przerwy, bo ma dość mały ubytek ręki i radzi sobie bez tej plastikowej, ale na przykład podczas treningów tenisa plastikowa jest pomocna; chłopiec już nie musi podrzucać piłki ręką, w której trzyma rakietę. Korzysta z tej protezy także wtedy, gdy chce przytrzymać coś obydwoma rękami. Ola to nastolatka z Wybrzeża, która urodziła się z niedorozwojem prawej ręki, z zachowaną ruchomością śródręcza. Nie przeszkadza jej to być sportowcem, a konkretnie pływaczką.
Dla Oli została wykonana biała ręka 3D - model Raptor Reloaded. Nadaje się do pływania, choć na zawodach ręka z drukarki uważana jest za… ułatwienie. Trenerka Oli znalazła dla niej inne zastosowanie; Ola trzyma w ręce 3D butelkę po soku, zabezpieczoną przed wypadnięciem zwyczajnym czepkiem kąpielowym i może symetrycznie ćwiczyć obie połowy ciała.
- A co Pan z tego ma?
- Satysfakcję, że dziecko pokrzywdzone przez los się uśmiecha. I przestaje się czuć gorsze.
-Ponoć praca społeczna najlepsze lata ma za sobą. A Pan pracuje za darmo.
- Taki jest ruch e-Nable. Ani jego założyciele nie zarabiają, ani wolontariusze. Rzecz jasna powstają fundacje, które zbierają środki na to, żeby plastikowe ręce można było wykonywać. Potrzebne na to są niezbyt duże pieniądze. Fundacje załatwiają darowizny od firm, które produkują np. tworzywa sztuczne, żeby można je było rozprowadzać wśród wolontariuszy.
- I u nas właśnie taką fundację Pan założył.
- Aby drukować ręce i pomagać, potrzebujemy filamentu (m.in. guma, nylon, kompozyty drewna, gipsu) i drukarek. Działamy w Polsce mniej więcej półtora roku i przez ten czas wydrukowaliśmy ponad czterdzieści rąk. Każda ręka 3D musi być dopasowana indywidualnie, często metodą prób i błędów. Wtedy jej koszty rosną. Ponosiłem je, ale im większe jest zapotrzebowanie na ręce 3D, tym moje zasoby finansowe szybciej się wyczerpują. Powołaliśmy więc fundację, żeby umożliwić potencjalnym darczyńcom przekazywanie materiałów, urządzeń. Zarząd tworzę razem z Anną Ślusarczyk z centrum Druku 3D.
- Dlaczego ręka z drukarki 3D jest narzędziem, a nie urządzeniem protetycznym?
- Bo jej funkcjonalność jest dość ograniczona: nie ma na przykład możliwości zginania pojedynczych palców ani poruszania nimi bez zginania całego nadgarstka. Po zaciśnięciu dłoni chwyt jest również mniej pewny niż w przypadku prawdziwej ręki lub zaawansowanych urządzeń za kilkadziesiąt tysięcy złotych. Jednak przy osiągnięciu wprawy możliwe jest podnoszenie przedmiotów, otwieranie i zamykanie drzwi, trzymanie kierownicy roweru, butelki w jednej ręce, a przekąski w drugiej w tym samym czasie, łapania piłki i innych zabaw, w których pomocne jest wykorzystanie obydwu rąk jednocześnie.
- Ręka 3D nie jest zatem protezą.
- Bo nie jest wyrobem medycznym, który potrzebuje stosownych certyfikatów. Nie mają ich ani używane do druku materiały, ani osoby, które je drukują.
- Można zdobyć certyfikaty.
- Otóż nie bardzo. Bo mówiąc w skrócie, każda ręka 3D jest inna, indywidualnie dopasowana do konkretnej osoby, więc rejestracji wymagałoby każdorazowe drukowanie ręki.
Pomijam koszty uzyskania certyfikatów, co znacząco podniosłyby cenę druku ręki. Amerykanie wpadli na pomysł, że każdy, kto chce mieć rękę 3D, będzie podpisywał zobowiązanie, iż wie, że to nie jest wyrób medyczny, nie ma atestów, a chętny bierze go na swoją odpowiedzialność i zrzeka się roszczeń. My też się tego trzymamy.
- Kto dostaje ręce 3D?
- Osoby z ubytkami kończyny górnej do wysokości łokcia; warunkiem jest posiadanie sprawnego nadgarstka albo sprawnego stawu łokciowego z fragmentem przedramienia. Nie wykonuje się kończyn dolnych, ze względu na obciążenie, jakie byłoby w przypadku nogi 3D. Materiały, z których się drukuje ręce 3D, są za mało wytrzymałe.
- Czym się różni proteza kosmetyczna od ręki 3D?
- Ta kosmetyczna pomaga balansować ciężar ciała, co pozwala unikać skrzywienia kręgosłupa i wygląda jak prawdziwa ręka. To zalety. Wadą jest brak funkcji chwytnej i cena -kilka tysięcy złotych. A dzieci rosną i trzeba im te protezy wymieniać co rok, dwa lata.
- Ale ręce z drukarki zdobyły sympatię dzieci…
- Owszem, choć nie używają ich bez przerwy. Zakładają je w razie potrzeby i niemal wszystkie sięgają po nie przed wyjściem do szkoły.
- Dlaczego?
- Z plastikową ręką przestają być kalekami. Tylko one mają coś, co wygląda jak rekwizyt z filmu. Nie czują się gorsze, wzbudzają zazdrość kolegów. Proszę zwrócić uwagę na maluchy, które mają niesprawne ręce. Trzymają je na ogół schowane z tyłu albo w kieszeni. Ta plastikowa jest zawsze z przodu, na widoku.
Gdy gotowa ręka 3D trafia do dziecka, cieszę się, że moja praca je uszczęśliwiła, wywołuje uśmiech, poprawia komfort. I czekam na uwagi. Na przykład Szymek powiedział mi, że jest mu za gorąco wewnątrz plastikowej ręki i teraz wiem, że trzeba inaczej rozmieścić otwory wentylacyjne, jeśli będzie chciał następną.
- Skąd wziąć projekty?
- Choćby ze strony Tingiverse, nie jedynej zresztą tego rodzaju, na której prezentowane są modele w formie gotowych plików w rozszerzeniu stl, a więc przygotowane do druku w 3D. Wystarczy ściągnąć komplet części niezbędnych, żeby złożyć, na przykład, rękę. Wcześniej warto porównać rozmiar projektu z rozmiarem kończyny odbiorcy i ewentualnie projekt dopasować do jego potrzeb. Potem po prostu wydrukować elementy ręki 3D. Składa się ją jak klocki Lego. Bez użycia śrubokrętu.