Vom 3D-Scan zum 3D-Druck: Prothesen und Orthesen aus dem Computer

Orthopädietechnik ist Handwerk: Weil Prothesen und Orthesen kaum direkt von der Stange genutzt werden können, müssen Orthopädietechniker sie meist individuell anfertigen. Das geschieht zu einem unterschiedlichen Grad in Handarbeit. 3D-Scanner und -Drucker führen seit einigen Jahren zu einer Modernisierung der Branche, indem sie digitales Design und flexible Fertigung ermöglichen.

"Die Techniker verwenden Gips, um Negativformen von Körperteilen zu erstellen, und arbeiten mit althergebrachten Werkzeugen, um ihr spezielles Produkt zu erschaffen. Auf junge Fachkräfte hat dieses Umfeld, das fernab von Hightech und Medizin stattzufinden scheint, oftmals keine anziehende Wirkung." So fasst Andrei Vakulenko, Chief Business Development Officer bei Artec 3D, im Interview mit MEDICA.de das bisherige Image der Orthopädietechnik zusammen. Artec 3D stellt verschiedene 3D-Scanner her, die in der Orthopädietechnik genutzt werden können.

"Man kann ein Körperteil aus allen Winkeln scannen, so wie man es mit einer Kamera tun würde, und erhält ein digitales Drahtgitter, also ein Modell des Körperteils", erklärt er den Ablauf. Dieses Modell kann mit einer Design-Software bearbeitet werden, um die Vorlage für ein bestimmtes Hilfsmittel zu erhalten. "Die so entstandenen Pläne können dann an einen Hersteller geschickt oder direkt mittels 3D-Druck hergestellt werden."

3D-Scan und -Druck ermöglichen nicht nur die Herstellung funktionaler Orthesen und Prothesen. Auch kosmetische Prothesen, etwa der Ohren, können so erzeugt werden. Dafür wird das noch vorhandene Körperteil gescannt und gespiegelt, um ein Gegenstück für die andere Körperseite zu erhalten. Durch die hohe Auflösung moderner Scanner wirken diese Prothesen sehr realistisch.

Als reines Messverfahren sind 3D-Scanner in der Orthopädie nichts Neues. Sie werden bereits verwendet, um das Gangbild eines Patienten auszuwerten, um Fehlstellungen zu erkennen oder um sichtbar zu machen, wie die Fußsohlen belastet werden. An diese Diagnosestellung schließen sich aber noch immer hauptsächlich analoge Arbeitsschritte an – etwa die Herstellung von Einlagen in Handarbeit und die Justierung durch den Orthopäden oder Orthopädietechniker. Erst die Fertigung im 3D-Drucker macht die Orthopädietechnik komplett digital und verleiht der Hilfsmittelherstellung einen bisher nicht gekannten Schub.

"Formen, Funktionen und Materialstärken können mithilfe des 3D-Drucks individuell auf den Patienten zugeschnitten werden. Bei komplexen Strukturen stößt das traditionelle Herstellungsverfahren oft an seine handwerklichen Grenzen. Außerdem ist die traditionelle Herstellung sehr zeit- und kostenintensiv – der Wunsch nach einer schnellen Produktverfügbarkeit jedoch groß", erklärt Thomas Rockenbauer, CEO und Co-Founder der Luxinergy GmbH, im Interview mit MEDICA.de. Luxinergy entwickelt gemeinsam mit der Kerkoc GmbH ein 3D-Druck-Verfahren für den Einsatz in der Orthopädie, in dem ein biokompatibles Harz genutzt wird.

"3D-gedruckte Orthesen werden zudem gerne getragen, da man sie individuell designen kann. Das erhöht den therapeutischen Effekt", fährt Rockenbauer fort. Das ist verständlich, da es sich bei Prothesen und Orthesen früherer Generation durchaus um klobige, unansehnliche Produkte handelte. Gerade bei Jugendlichen und jungen Menschen kann gutes, modernes Design die Akzeptanz des Hilfsmittels erhöhen.

Die Digitalisierung der Orthopädietechnik verbessert nicht nur Eigenschaften, Aussehen und Verfügbarkeit der Hilfsmittel an sich. Sie erleichtert auch die Arbeitsabläufe der Orthopädietechniker: Wenn sie ein Hilfsmittel digital entwerfen, entfällt die Handarbeit mit verschiedenen Materialien und Rohlingen, die nach und nach aufwendig an die Bedürfnisse und Maße des Patienten angepasst werden. Digital lassen sich Hilfsmittel stattdessen im Computer erstellen, modifizieren und speichern. Sie können bei Bedarf mehrmals exakt hergestellt oder als Vorlage verwendet werden.

Weiterhin entsteht durch die Digitalisierung auch eine Spezialisierung der Aufgaben innerhalb der Orthopädietechnik. Während ein Orthopädietechniker direkten Kundenkontakt hat, Messungen vornimmt und berät, könnten den Entwurf des Hilfsmittels aus den Messdaten andere Mitarbeiter erledigen, die den Fokus auf Technik oder Design legen.

"Ich gehe davon aus, dass die Orthopädietechnik in der Zukunft auf jeden Fall voll digital arbeiten wird. Das traditionelle Handwerk wird übergehen zu neueren Technologien – zum Beispiel zu Computer-Aided Design (CAD)", bestätigt Rockenbauer.

Weitergedacht verändern sich so nicht nur die individuellen Arbeitsabläufe, sondern auch die gesamte Industrie, wenn die Modelle zur Ausarbeitung oder Produktion an einen Hersteller oder eine zentrale Produktionsstätte geschickt werden. Eine solche Aufteilung ist insofern sinnvoll, als der gesamte digitale Arbeitsablauf noch nicht von allen Betrieben abgebildet werden kann und auch die notwendigen Geräte und das Know-how noch nicht breit verfügbar sind.

Aber auch das kann sich schnell ändern, denn: "3D-Scanner werden künftig extrem einfach zu bedienen sein. In Zukunft werden wir Schritt für Schritt den Prozess des 3D-Scannens vereinfachen und für Menschen in allen Lebensbereich nutzbar machen", prognostiziert Vakulenko.