Jak 3D tisk pomáhá zachraňovat zvířata

3D tisk způsobil průlom v protetice a zpřístupnil protézy lidem v tíživé finanční situaci i rychle rostoucím dětem. Seznamte se s nápaditými způsoby využití 3D tisku ve prospěch zvířat.

Jak 3D tisk pomáhá zachraňovat zvířata

Výhody 3D tisku v protetice a ortotice se neomezují pouze na použití u lidí. Protézy a ortézy vytištěné pomocí 3D technologie poskytují zvířatům s postižením, vážnými zraněními nebo starším a nemocným mazlíčkům delší život, větší pohodlí a mobilitu. Zjistěte, jak inženýři, organizace na ochranu zvířat a obyčejní lidé pomáhají zvířatům, která to nejvíce potřebují. Podobné možnosti otevírá tato technologie i lidem – více se dočtete v článku 3D tisk jako budoucnost protetiky.

Veterinární protetika – obtížné začátky a rychlý rozvoj

Počátky veterinární protetiky a ortetiky

Veterinární protetika je nový obor, který se objevil před necelými 40 lety. V roce 1985 vytvořil Dr. Barrie Grant z Washington State University protézu pro cenného hřebce. O deset let později se zraněná klisna stala inspirací pro vytvoření první koňské ortézy, kterou vyrobil Ronnie Graves, člověk po amputaci a majitel společnosti Prosthetics Research Specialists Inc. Po mnoho let však veterinární protetika a ortotika stagnovaly.

Rozvoj tohoto oboru brzdil nedostatek dostatečných veterinárních znalostí, nákladná výroba a především přístup majitelů ke zvířatům, která byla považována spíše za majetek než za členy rodiny. Není divu, že právě koně jako první dostali protézy. Neobyčejně vysoké pořizovací ceny těchto zvířat, možnost dalších zisků z chovu silných jedinců a snaha o zachování dlouhých rodokmenových linií motivovaly majitele k investicím.

V posledních letech vzrostlo společenské povědomí o odpovědnosti vůči zraněným a nemocným zvířatům a o roli člověka v ohrožení, s nímž se potýkají zejména divoké druhy. Výroba protéz a ortéz pro zvířata však není jednoduchá.

Zvířata mají specifické požadavky, které se liší od lidských. Končetiny zvířat jsou vystaveny jiným zátěžím, drobnější těla ztěžují upevnění protéz a především je obtížné zvířatům vysvětlit, že protéza či ortéza je nasazena pro jejich dobro. Proto musí být zvířecí protézy mimořádně přesně přizpůsobené a co nejvíce přizpůsobené přirozenému způsobu pohybu zvířete, aby se nepokoušelo si je samo sundat.

3D tisk přinesl řešení mnoha problémů, které bránily rozvoji veterinární protetiky a ortotiky:

• prostorové skenování umožňuje přesné přizpůsobení protézy tělu zvířete,
• práce s digitálními soubory, rychlost tiskárny a nízká cena materiálů usnadňují prototypování,
• 3D tisk umožňuje vytvářet protézy, které jsou v určitých místech pružné a v jiných tuhé, propouštějí vzduch po celé ploše a jsou voděodolné, což zajišťuje pohodlnější a přesnější přizpůsobení,
• 3D tisk umožňuje vytvářet lehké a zároveň odolné struktury, které minimalizují nepohodlí zvířete,
• celkové výrobní náklady se výrazně snižují, čímž se protézy stávají dostupnějšími.

Pokud chcete výkresy a fotodokumentaci projektu vytisknout ve velkém formátu, podívejte se na náplně pro Canon imagePROGRAF Pro-1000. Pro tisk fotografií, skenů a technické dokumentace se hodí kvalitní náplně, jako jsou inkousty a tonery do tiskáren Canon.

Potřebují zvířata protézy a kdy?

Protézy mohou zvířatům doslova zachránit život tím, že nahrazují části těla potřebné k vykonávání základních životních funkcí, jako je přijímání potravy. Proto mezi příklady využití 3D tisku k záchraně zvířat často najdeme 3D tištěné zobáky nebo ploutve pro plavající zvířata. V případě koní může protéza nohy zachránit zvíře před eutanázií a umožnit mu další život ve stádu, a dokonce i rozmnožování.

Ale co když zvíře k přežití protézu nepotřebuje?

Po mnoho let panovalo přesvědčení, že čtyřnožci, jako jsou psi nebo kočky, kteří přišli o jednu končetinu, protézy nepotřebují, protože si mohou zvyknout na pohyb na třech nohách. Avšak i když se zvíře dokáže pohybovat bez chybějící končetiny, dodatečné a nerovnoměrně rozložené zatížení vede k bolesti a v dlouhodobém horizontu k deformaci svalů a kostí. Protéza může zvířatům zajistit nejen větší pohodlí, ale i delší život.

To, zda může zvíře dostat protézu, však do značné míry závisí na konkrétním poranění nebo ztrátě končetiny, na zdravotním stavu, povaze a schopnosti přizpůsobení. Velmi důležitá je také neustálá péče a sledování, aby se předešlo dalším zraněním způsobeným špatně přizpůsobenou nebo poškozenou protézou.

3D tištěné protézy pro zvířata – nohy, zobáky a ocasy

3D tištěné protézy pro zvířata můžeme rozdělit do několika kategorií.

U zvířat s amputací končetiny se používají úplné nebo částečné protézy, které se nasazují na trup nebo jsou přesně přizpůsobeny pahýlu. Tyto protézy musí být pravidelně udržovány a vyměňovány, když z nich zvíře vyroste.

U psů a koček, které mají dvě zdravé končetiny, se místo protéz často používají invalidní vozíky vybavené kolečky, které jim umožňují běhat a bezpečně se pohybovat venku.

Další kategorií jsou protézy – implantáty, které se trvale voperují do těla, jako například zobáky.

3D tisk umožňuje přizpůsobit každou protézu konkrétnímu zvířeti, proto se vyrábějí na zakázku. Nejlepších výsledků lze dosáhnout pomocí specializovaných tiskáren, často v technologii SLS – z prášku slisovaného laserem, nebo SLA – z polymerové pryskyřice. Velmi důležité jsou také vysoce kvalitní prostorové skeny a zapojení odborníků, veterinářů a protetiků, proto se výrobou 3D tištěných protéz často zabývají specializované firmy nebo organizace pečující o zvířata ve spolupráci s odborníky na 3D tisk. Při odpovídající přípravě a znalostech však mohou protézy pro zvířata tisknout i amatéři a dobrovolníci. Díky 3D tisku je pomoc pro naše zvířátko na dosah ruky – i když se sami v aditivním tisku nevyznáme, na internetu můžeme najít hobbyisty, nadšence nebo studenty technických oborů, kteří nám pomohou i zdarma. Pokud si nejste jisti, jak vlastně 3D tisk funguje, začněte naším přehledovým průvodcem touto technologií. Nemáte vlastní zařízení? Poradíme vám, kde si nechat vytisknout model bez vlastní tiskárny.

Mezi známé firmy, které vyrábějí protézy pro zvířata, patří například 3DPets a Bionic Pets z USA. Ať už tisknete prostorové modely, nebo běžnou dokumentaci k projektu, spolehlivé spotřební materiály najdete v naší nabídce – například inkousty a tonery do tiskáren HP.

Seznamte se s příklady 3D tištěných protéz, které změnily život zvířat.

Pes Naki'o opět na čtyřech tlapách

V roce 2011 podstoupil kříženec Naki'o z Colorada amputaci všech čtyř tlap v důsledku omrzlin. Naki'o, tehdy ještě štěně, adoptovala veterinární asistentka Christie Pace. Zpočátku se pohyboval na pahýlech, ale poškozené nohy se brzy ukázaly jako příliš slabé na to, aby unesly váhu rostoucího psa. Díky pomoci společnosti OrthoPets dostal Naki'o 3D tištěné protézy všech čtyř končetin, které se ohýbaly v kloubech a umožňovaly mu nejen pohybovat se, ale dokonce i překonávat tréninkové dráhy. Příběh Naki'o se stal inspirací pro programy pomoci zvířatům s amputovanými končetinami a on sám se stal psí hvězdou a symbolem nezdolnosti.

Noha pro kozu Zeldu

Koza Zelda z Ohia utrpěla vážná zranění. Zelda se dostala do péče studentky a majitelky útulku Homestead Farm's Rescue, Abby Butcherové, s rozdrcenou čéškou, vykloubeným ramenem, obnaženou kostí a poškozenými šlachami. Byla nutná amputace nohy, která byla provedena v nemocnici Ohio State University. Operaci zaplatily dary od veřejnosti, která se o Zeldině příběhu dozvěděla na sociálních sítích. S pomocí Dr. Grega Rothwella, který vede prostor Makerspace na Lake Erie College, vytvořila Butcherová pro Zeldu 3D tištěnou protézu nohy, díky níž může běhat, skákat a dovádět.

Slon Chhouk se zotavuje po uvíznutí v pasti

Desetiletý slon Chhouk přišel o část přední nohy v důsledku zranění způsobených pastí pytláků. Slon byl odchycen po dvou týdnech, během nichž trpěl infekcemi a podvýživou. Ačkoli tato událost mohla předčasně ukončit jeho život, díky úsilí týmu z Kambodžské školy protetiky a ortotiky (CSPO) Chhouk opět chodí s protézou vytištěnou na 3D tiskárně. Vzhledem k tomu, že sloník stále roste, je třeba protézu vyměňovat každých 6 měsíců.

3D tištěný zobák pro tučňáka z polské zoologické zahrady

V roce 2014 se ve varšavské zoologické zahradě uskutečnila první transplantace 3D tištěného zobáku v Evropě a druhá na světě. 3D tištěný implantát dostal tučňák, který se v zajetí zranil a ztratil schopnost česat si peří nebo přijímat potravu. Vzhledem k obtížím při skenování zobáku živého tučňáka, kterého nebylo možné zafixovat pro provedení skenu, posloužil jako model zobák nedávno uhynulého tučňáka.

Bagpipes – tučňák, který po 10 letech dostal novou ploutev

Další tučňák jménem Bagpipes, o kterého se od roku 2007 stará Mezinárodní antarktické centrum v Christchurchi, 10 let kulhal na pahýlu ploutve. Tento způsob pohybu bohužel vedl k opakovaným odřeninám a ranám. Komfort v dalších letech života zajistila tučňákovi 3D tištěná protéza, kterou navrhl Dr. Don Clucas z University of Canterbury. Dr. Clucas prozradil, že naskenování ploutve pohyblivého tučňáka bylo skutečnou výzvou, ale 3D tisk umožnil vytvořit několik prototypů z plastu a následně protézu z plastu a gumy, která zajišťovala větší pružnost.

AKUT – kareta, která znovu získala čelist

AKUT je kareta, která se po srážce s lodí ocitla v péči Centra pro výzkum, záchranu a rehabilitaci Univerzity Pamukkale. Při nehodě želva přišla o 60 % své čelisti, což jí nedávalo šanci na přežití. Její ošetřovatelé se však obrátili o pomoc na inženýry ze společnosti Btech Innovation, kteří na základě skenů vypracovali model čelisti.

Implantát pro AKUT byl vytištěn z titanu pro lékařské účely. Operace implantace trvala 2,5 hodiny a podíleli se na ní chirurgové i veterináři. Implantáty z medicínského titanu se dnes běžně používají i u lidských pacientů – přehled najdete v textu o využití 3D tisku v medicíně.

Fred – nový život (a krunýř) želvy, která přežila požár

Želva Fred z Brazílie, která v důsledku požáru přišla o více než 85 % krunýře, by nepřežila, nebýt skupiny dobrovolníků „Animal Avengers“. Dobrovolníci využili 40 fotografií krunýřů zdravých želv a strávili více než 50 hodin tiskem protézy ve čtyřech částech. Ačkoli měli Animal Avengers k dispozici pouze stolní FDM tiskárnu na plastový filament, s pomocí místního umělce, který výtisk namaloval, vytvořili umělý krunýř, který vypadá jako živý. Fotografie zvířat i hotových protéz vytisknete ve špičkové kvalitě s originálními náplněmi, například inkousty pro Canon Pixma Pro-200.

Grecia – první tukan, který dostal protézu zobáku

Tukan Grecia z Kostariky přežil brutální útok ze strany dospívajících pachatelů, v dessen důsledku přišel o více než polovinu horní části zobáku. Pro tukana je to velmi vážné zranění, protože tito ptáci potřebují zobáky k přijímání potravy, komunikaci, ale také k regulaci tělesné teploty.

Ačkoli prognózy pro Greciu nebyly příznivé, její příběh dojal mnoho lidí. Její příběh se dostal až k americké firmě zabývající se 3D tiskem, která vyrobila implantát na základě skenu zobáku jiného, již uhynulého tukana. Grecia úspěšně prošla rehabilitací a stala se symbolem boje proti týrání zvířat v Kostarice.

Aligátor Mr. Stubbs získává zpět svůj ocas

Aligátor Mr. Stubbs, který přišel o ocas během přepravy nelegálními obchodníky, žil po léta s protézou vyrobenou z odlitku ocasu jiného, již uhynulého aligátora. Stará protéza však nebyla dobře přizpůsobená a omezovala jeho pohyby. Justin Georgi, mimořádný profesor anatomie na Midwestern University v Glendale v Arizoně, spolu se studentem magisterského studia s pomocí společnosti STAX3D a specializovaných skenerů Artec 3D vytvořili pro pana Stubbsa novou, pokročilou protézu. Aligátor si na nový ocas zvykl a naučil se s ním pohybovat, a zároveň – dojal lidská srdce. Dr. Georgi prozradil, že hovořil s lidmi, kteří se s panem Stubbsem ztotožňovali – příběh aligátora jim zvedl náladu a pomohl jim lépe se smířit s jejich vlastními protézami.

Ortézy pro zvířata – od psů a koček až po želvy

Ortézy pro zvířata tištěné pomocí 3D technologie se nijak zvlášť neliší od ortéz pro lidi a fungují na podobném principu – odlehčují svaly a klouby. Nejčastěji má ortéza podobu vyztuženého, pohyblivého rukávu nebo tuhého límce. Ortézy mohou sloužit k rehabilitaci starších zvířat, která trpí degenerativními změnami kloubů, pro zvířata, která v důsledku úrazů nebo od narození mají problémy s páteří, svaly či klouby, a také jako podpora pro obézní mazlíčky, umožňující cvičení bez zátěže. Speciální ortézy se používají také k zmírnění následků vzácných nebo obtížně léčitelných onemocnění, jako je hydrocefalus, otvory v lebce nebo poškození krunýřů želv.

Důležitou roli ve vývoji veterinárních ortéz hraje WIMBA, polský start-up, který pomáhá zvířatům nejen v naší zemi.

Představujeme příklady ortéz, díky nimž zvířata získávají šanci na důstojný život.

Přilba pro kozu Bo

Každý, kdo někdy viděl kozu, ví, že tato zvířata ráda dovádějí a narážejí do sebe hlavami. Díky této hravé povaze jsou kozy jako Bo, která se narodila s otvory v lebce, vystaveny ještě většímu nebezpečí. Aby jí zajistili větší pohodlí a ochránili její citlivou hlavu, objednalo útočiště Goats of Anarchy z USA, které se věnuje postiženým kozám, 3D tištěnou helmu. Návrh vytvořily společnosti Dive Design a 3D Pets. Konstrukce z TPU je částečně tuhá a částečně pružná, což umožňuje přesné přizpůsobení. Kromě klasického plastu, TPU či titanu se dnes tiskne i z řady dalších surovin – podívejte se na netradiční materiály pro 3D tisk. Helmy, jako tu, kterou dostala Bo, mohou nosit také například psi a kočky s deformacemi lebky. Zvířata, která dále rostou, potřebují pravidelně nové helmy, ale díky 3D tisku není problém vytisknout novou ortézu přizpůsobenou větší velikosti hlavy.

Charlotte – želva s poškozeným krunýřem opět plave

Charlotte, omylem pojmenovaná ženským jménem, je samec zelené mořské želvy, o kterou pečuje Mystic Aquarium v Connecticutu. Stejně jako stále více podobných želv utrpěla Charlotte zranění při srážce s lodí. Poškození krunýře a páteře způsobené lodí vedlo k syndromu, který se lidově nazývá „Bubble Butt“ neboli syndrom kladného vztlaku. Vzduch zůstává uvězněn pod krunýřem želvy a způsobuje, že zadní část těla se zvedá nad přední, což znemožňuje plavání a získávání potravy.

Nadějí pro želvy, jako je Charlotte, je umělé zatížení krunýře. Není to však jednoduché. Tým Mystic Aquarium se pokusil připevnit závaží přímo na Charlottein krunýř, ale lepidlo vyvolávalo podráždění. Látkový pás se závažími zase želvě příliš překážel – Charlotte si ho sama sundala tím, že se o něj otírala o okraje akvária.

S řešením nepřišel vědec, ale středoškolačka Gabriela Queiroz Miranda, která pro želvu ze své třídy navrhla 3D tištěný zátěžový pás. Inspirováni projektem Mirandy se veterináři z Mystic Aquarium obrátili na společnost Adia z Connecticutu, která nabízí služby 3D tisku. Odborníci z firmy Adia spolupracovali s týmem Functional 3D Team, který se specializuje na prostorové skenování, aby vytvořili ortézu s zátěží přizpůsobenou krunýři želvy Charlotte.

Ortéza byla vyrobena metodou SLS (Selective Laser Sintering) na tiskárně Formlabs Fuse Series z prášku Nylon 11 CF značky Formlabs, vytvrzovaného laserem. Konstrukce je přesně přizpůsobená a zároveň vykazuje určitou pružnost, díky čemuž Charlotte může plavat. Počet závaží byl postupně zvyšován, aby si zvíře zvyklo na novou zátěž.

Mohou být zvířata s protézou vypuštěna do volné přírody?

Ve velké většině případů nemohou divoká zvířata, která dostanou protézy nebo ortézy, být vypuštěna do volné přírody a zbytek života tráví v rezervacích pod péčí odborníků. Ačkoli protézy vytištěné pomocí 3D technologie pomáhají zvířatům obnovit pohyblivost a umožňují jim přijímat potravu, jejich funkčnost je ve srovnání se zdravými jedinci omezená. To způsobuje, že zvířata, která dostala protézu, jsou pro dravce snadnějším cílem. Na druhou stranu představuje konzumace takové kořisti také hrozbu pro dravce, protože po požití mohou syntetické části protézy způsobit vážné zdravotní problémy, a dokonce i smrt.

Zvířata s protézami jsou také vystavena riziku infekcí v případě poškození protézy. Proto je nezbytné protézu sledovat a pravidelně udržovat. V našem sortimentu najdete také inkousty a tonery do tiskáren Epson, které oceníte při každodenním tisku v dílně i kanceláři.