3D-Printed Adjustable Thoracolumbar Brace Based on Customized Body Measurements, Featuring Front-to-Back Donning, Using a Parametric and Web-Based Design Approach

पीठ का दर्द एक सार्वभौमिक मानवीय अनुभव है, जो दुनिया भर के लाखों लोगों को प्रभावित करता है और अक्सर रीढ़ की हड्डी को सहारा देने के लिए डिज़ाइन किए गए चिकित्सा उपकरणों पर निर्भरता का कारण बनता है। इन उपकरणों में से एक 'थोराकोलंबर ब्रेस' (thoracolumbar brace) है, जो सर्जरी के बाद या फ्रैक्चर से उबरने के दौरान पीठ को स्थिर करने के लिए धड़ के चारों ओर पहना जाने वाला एक कठोर कवच है। हालांकि ये ब्रेस महत्वपूर्ण सहायता प्रदान कर सकते हैं, लेकिन पारंपरिक संस्करणों में अक्सर महत्वपूर्ण कमियां होती हैं। वे अक्सर भारी, असुविधाजनक और पहनने में कठिन होते हैं, विशेष रूप से उन रोगियों के लिए जो बिस्तर पर लेटे रहते हैं या जिनकी गतिशीलता सीमित होती है। इसके अलावा, किसी व्यक्ति के विशिष्ट अद्वितीय शरीर के आकार के अनुसार कस्टम ब्रेस बनाना ऐतिहासिक रूप से एक धीमी और संसाधन-गहन प्रक्रिया रही है, जिसमें आमतौर पर एक डिज़ाइन बनाने से पहले रोगी की त्वचा की सतह को मैप करने के लिए महंगे तीन-आयामी (3D) स्कैनर और विशेष तकनीशियनों की आवश्यकता होती है। व्यक्तिगत देखभाल की आवश्यकता और इसे प्रदान करने की व्यावहारिक कठिनाइयों के बीच के इस अंतर ने कई रोगियों को खराब फिट होने वाले उपकरणों के साथ छोड़ दिया है जो उपयोग करने में कठिन हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने पूरे निर्माण प्रक्रिया को फिर से व्यवस्थित करके इन समस्याओं को हल करने का संकल्प लिया, जिसमें जटिल स्कैनिंग उपकरणों के बजाय मानक मेडिकल एक्स-रे और एक वेब-आधारित डिज़ाइन सिस्टम का उपयोग किया गया। उनका लक्ष्य एक ऐसा कस्टम ब्रेस बनाना था जो न केवल रोगी के शरीर के लिए एकदम सही फिट हो, बल्कि सामने से पहनना भी आसान हो, जो कि एक ऐसी विशेषता है जो विशेष रूप से उन लोगों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है जो बिस्तर पर आसानी से उठ नहीं सकते या करवट नहीं ले सकते। नियमित अस्पताल माप को आधुनिक डिजिटल उपकरणों के साथ जोड़कर, उन्होंने एक ऐसा वर्कफ़्लो विकसित किया जो सरल डेटा को बहुत कम समय में एक प्रिंट करने योग्य चिकित्सा उपकरण में बदल देता है।

शोधकर्ताओं ने हाल ही में स्पाइनल सर्जरी से गुजरने वाले पांच रोगियों को भर्ती करके शुरुआत की। रोगी के धड़ के आकार को कैप्चर करने के लिए हैंडहेल्ड स्कैनर का उपयोग करने के बजाय (जिसमें डिजिटल डेटा को प्रोसेस करने के समय सहित लगभग तेईस मिनट लगते हैं), टीम ने एक बहुत सरल दृष्टिकोण अपनाया। उन्होंने रोगियों की पीठ और बगल के मानक एक्स-रे चित्र लिए। इन चित्रों से, उन्होंने धड़ के उन विशिष्ट स्तरों पर शरीर की चौड़ाई और गहराई को मापा। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये सपाट चित्र सटीक रूप से तीन-आयामी आकार में परिवर्तित हों, उन्होंने एक सरल, सीधा माप जोड़ा: रोगी की कमर की परिधि। इन नंबरों को फिर एक कंप्यूटर प्रोग्राम में डाला गया जो स्वचालित रूप से रोगी के धड़ का एक डिजिटल मॉडल तैयार करता है। डेटा संग्रह से लेकर अंतिम डिज़ाइन तैयार करने तक की यह पूरी प्रक्रिया औसतन केवल तीन मिनट से कुछ अधिक समय में पूरी हो गई।

एक बार जब रोगी के धड़ का डिजिटल मॉडल बन गया, तो सॉफ्टवेयर ने एक कस्टम ब्रेस तैयार किया जिसे रोगी के शरीर के चारों ओर लपेटा जा सके। पारंपरिक ब्रेसों के विपरीत जो पीछे से खुलते हैं और जिनमें उन्हें पहनने के लिए रोगी को मुड़ने या करवट लेने की आवश्यकता होती है, इस नए डिज़ाइन में पीछे एक ओपनिंग है लेकिन इसे सामने से लगाया जाता है। रोगी या देखभाल करने वाला बस ब्रेस को धड़ के चारों ओर लपेट सकता है और उसे सुरक्षित कर सकता है, जो अस्पताल के बिस्तर पर लेटे हुए व्यक्ति के लिए एक बहुत ही प्रबंधनीय कार्य है। ब्रेस स्वयं एक मजबूत, लचीले प्लास्टिक सामग्री से बना एक एकल, ठोस कवच है, जिसे 3D प्रिंटर का उपयोग करके परत दर परत प्रिंट किया जाता है। इसमें एडजस्टेबल स्ट्रैप्स (समायोज्य पट्टियाँ) शामिल हैं जो पहनने वाले को उनके विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार, विशेष रूप से निचले हिस्से की पीठ के आसपास, दबाव और सहायता को सूक्ष्म रूप से सेट करने की अनुमति देते हैं।

इस नई पद्धति के परिणाम आश्चर्यजनक थे। परीक्षण में, डेटा संग्रह से लेकर तैयार डिज़ाइन तक का समय नाटकीय रूप से गिर गया, जो लगभग तेईस मिनट से घटकर केवल तीन मिनट से थोड़ा अधिक रह गया। जब शोधकर्ताओं ने एक्स-रे से उत्पन्न ब्रेस के आकार की तुलना पारंपरिक 3D स्कैन से बने मॉडल से की, तो उन्होंने पाया कि दोनों आकार बहुत करीब थे, जिसमें आकार का औसत अंतर इतना छोटा था कि चिकित्सकीय रूप से स्वीकार्य हो। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जिन रोगियों ने नया ब्रेस आजमाया, उन्होंने काफी बेहतर अनुभव बताया। वे पारंपरिक ब्रेसों की तुलना में आधे से भी कम समय में ब्रेस को पहनने और उतारने में सक्षम थे। उन्होंने सांस लेने की क्षमता (breathability) और बिस्तर पर लेटे हुए उपयोग करने की आसानी के लिए भी नए उपकरण को उच्च रेटिंग दी। हालांकि यह अध्ययन छोटा था और इसमें केवल पांच रोगी शामिल थे, डेटा ने स्पष्ट सांख्यिकीय सुधार दिखाया कि ब्रेस का उपयोग कितनी तेज़ी से और आराम से किया जा सकता है।

यह कार्य प्रदर्शित करता है कि अत्यधिक व्यक्तिगत चिकित्सा देखभाल के लिए हमेशा महंगे, विशेष हार्डवेयर की आवश्यकता नहीं होती है। एक्स-रे मशीनों जैसे उपकरणों का लाभ उठाकर, जो अस्पतालों में पहले से ही सामान्य हैं, और उन्हें स्वचालित डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर से जोड़कर, शोधकर्ताओं ने एक "क्लिनिक-टू-प्रिंट" प्रणाली बनाई जो तेज़, कुशल और सुलभ है। अध्ययन से पता चलता है कि यह दृष्टिकोण कस्टम स्पाइनल ब्रेसिंग को रोजमर्रा की चिकित्सा देखभाल का एक नियमित हिस्सा बना सकता है, जिससे लागत और जटिलता की बाधाएं दूर हो सकती हैं जो ऐसी व्यक्तिगत समाधानों को कई लोगों की पहुंच से बाहर रखती आई हैं। जबकि वर्तमान संस्करण एक एकल ठोस टुकड़ा है जो ले जाने में भारी हो सकता है, और दीर्घकालिक स्थायित्व की पुष्टि अभी भी की जानी बाकी है, इस पायलट अध्ययन की सफलता उस भविष्य की ओर इशारा करती है जहाँ पूरी तरह से फिट और उपयोग में आसान स्पाइनल सपोर्ट प्राप्त करना कुछ माप लेने और एक बटन दबाने जितना सरल होगा।