Verlag Orthopädie-Technik

360° Orthopädie Technik | Presented by BIV-OT

3D-Druck

Bereiche der digitalen Fertigung in der Orthopädietechnik.
Bereiche der digitalen Fertigung in der Orthopädietechnik.
Fachartikel Peer Review 

Wel­chen Stel­len­wert hat digi­ta­le Fer­ti­gung im Werkstattalltag?

Verlag OT , , , ,

T. Kempf, J. Steil, H. Metzger
Die Ortho­pä­die­tech­nik ist ein Hand­werk, das vie­le ver­schie­de­ne Mate­ria­li­en und Ver­ar­bei­tungs­me­tho­den ver­eint, um dar­aus hoch­wer­ti­ge, ästhe­tisch über­zeu­gen­de und funk­tio­nell anspruchs­vol­le Hilfs­mit­tel her­zu­stel­len. Seit eini­gen Jah­ren gibt es jedoch ein neu­es Werk­zeug in die­sem bereits gut gefüll­ten Werk­zeug­kas­ten: die digi­ta­le Fer­ti­gung. Wie bei jedem neu­en Hand­werks­zeug wird nun dis­ku­tiert, wo und wann sei­ne Anwen­dung sinn­voll ist und wie es in den ver­schie­de­nen Fach­be­rei­chen gehand­habt wer­den kann. Dabei gibt es kein „Patent­re­zept“ – viel­mehr muss jedes Unter­neh­men selbst ent­schei­den, inwie­fern die digi­ta­le Fer­ti­gung den Ver­sor­gungs­all­tag ver­ein­fa­chen kann. Der Arti­kel ver­mit­telt einen Über­blick über die aktu­el­len Mög­lich­kei­ten und beleuch­tet, wel­chen Stel­len­wert das Werk­zeug „digi­ta­le Fer­ti­gung“ der­zeit im hand­werk­li­chen All­tag ein­nimmt und in wel­chen Berei­chen es sich durch das Spek­trum neu­er Mög­lich­kei­ten als beson­ders effi­zi­ent erweist (Abb. 1).

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Mittels MJF gedrucktes Modell von Handwurzelknochen mit Kahnbeinfraktur (rot).
Mittels MJF gedrucktes Modell von Handwurzelknochen mit Kahnbeinfraktur (rot). Quelle (alle): SKZ
Fachartikel Peer Review 

3D-Druck – Mög­lich­kei­ten und Gren­zen in der Orthopädietechnik

Verlag OT , , , , , ,

A. Grus­ka, I. Heu­zeroth, K. Popp
Der 3D-Druck ist wei­ter auf dem Vor­marsch und bahnt sich ange­sichts der Her­stell­bar­keit indi­vi­dua­li­sier­ter Pro­duk­te mit­tels digi­ta­ler und auto­ma­ti­sier­ter Fer­ti­gungs­ket­te auch sei­nen Weg in die Medi­zin. Der Ober­be­griff „Addi­ti­ve Fer­ti­gung“ umfasst dabei ein brei­tes Spek­trum unter­schied­li­cher Ver­fah­ren, von denen jedes bestimm­te Vor- und Nach­tei­le auf­weist. Pul­ver­ba­sier­te Tech­no­lo­gien wie das Laser­sin­tern (LS) bie­ten dabei die größ­ten Frei­heits­gra­de bezüg­lich der Kom­ple­xi­tät der Bau­tei­le, ohne dass spe­zi­el­les Stütz­ma­te­ri­al ver­wen­det wer­den muss. Im Fol­gen­den wird das LS-Ver­fah­ren bezüg­lich sei­ner Ver­wen­dungs­mög­lich­kei­ten in der Ortho­pä­die­tech­nik ins­be­son­de­re im Hin­blick auf die ein­setz­ba­ren Mate­ria­li­en und die beson­de­ren Eigen­schaf­ten der auf die­se Wei­se gedruck­ten Bau­tei­le dis­ku­tiert – auch in Abgren­zung zu alter­na­ti­ven Tech­no­lo­gien wie „Mul­ti Jet Fusi­on“ (MJF) und „Fused Lay­er Mode­ling“ (FLM).

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Windlass-Mechanismus; schematische Darstellung des Fußes mit Bogenform der knöchernen Strukturen (schwarz gestrichelt) und plantaren Strukturen (Plantaraponeurose, rot markiert); a) im Hintergrund (hellgrau gezeichnet): Fuß entspannt, Zehen gestreckt und medialer Längsbogen in Ausgangshöhe h0; b) im Vordergrund (schwarz ­gezeichnet): Dorsalextension der Zehen, daraus folgend Anheben der Höhe des medialen Bogens und Supination des Mittel- und Rückfußbereichs (h1 > h0) sowie Verriegelung des Mittel- und Rückfußbereichs.
Windlass-Mechanismus; schematische Darstellung des Fußes mit Bogenform der knöchernen Strukturen (schwarz gestrichelt) und plantaren Strukturen (Plantaraponeurose, rot markiert); a) im Hintergrund (hellgrau gezeichnet): Fuß entspannt, Zehen gestreckt und medialer Längsbogen in Ausgangshöhe h0; b) im Vordergrund (schwarz ­gezeichnet): Dorsalextension der Zehen, daraus folgend Anheben der Höhe des medialen Bogens und Supination des Mittel- und Rückfußbereichs (h1 > h0) sowie Verriegelung des Mittel- und Rückfußbereichs.
Fachartikel Peer Review 

Ent­wick­lung und Eva­lua­ti­on einer 3D-gedruck­ten bio­ni­schen Fuß­or­the­se mit Unter­stüt­zung des Windlass-Effekts

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Th. Stief, T. Sprekelmeyer
Eine hohe Beweg­lich­keit des Fußes ist not­wen­dig, um Belas­tun­gen zu dämp­fen. Ande­rer­seits muss der Fuß aber auch eine star­re Kon­fi­gu­ra­ti­on ein­neh­men kön­nen, da er als Hebel für den Vor­trieb essen­zi­ell ist. Gewähr­leis­tet wird dies durch den soge­nann­ten Wind­lass-Mecha­nis­mus („Seil­win­den-Mecha­nis­mus“): Wer­den die Zehen dor­sal­ex­ten­diert, span­nen sich die plantaren Mus­keln, Seh­nen und Bän­der an – Mit­tel- und Rück­fuß wer­den auf­ge­rich­tet, supi­niert und auf die­se Wei­se ein rigi­der Hebel erzeugt. Bei vie­len Fehl­stel­lun­gen ist die­ser Mecha­nis­mus beein­träch­tigt oder gar nicht vor­han­den; kei­ne Ein­la­ge kann ihn bis­her aktiv unter­stüt­zen oder erset­zen. Die hier vor­ge­stell­te 3D-gedruck­te bio­ni­sche Fuß­or­the­se unter­stützt den Wind­lass-Mecha­nis­mus, wodurch eine dyna­mi­sche Unter­stüt­zung des Fußes ermög­licht wird. In einer bio­me­cha­ni­schen Stu­die konn­ten die posi­ti­ven Effek­te der 3D-gedruck­ten bio­ni­schen Fuß­or­the­se nach­ge­wie­sen werden.

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Testversorgung im Ganglabor des UKBB und Screenshot des digitalen FEM-Modells mit Markerübertragung an den Punkten A bis F.
Testversorgung im Ganglabor des UKBB und Screenshot des digitalen FEM-Modells mit Markerübertragung an den Punkten A bis F.
Fachartikel Peer Review 

Neu­ar­ti­ge modu­la­re Gehor­the­se zur leis­tungs­fä­hi­gen Kor­rek­tur von Gang­ab­wei­chun­gen bei neu­ro­lo­gisch beding­ten Gehstörungen

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J.-H. Schrö­der, G. A. Baran­dun, P. Lei­mer, R. Morand, B. Göp­fert, E. Rutz
Die Orthe­sen­ver­sor­gung von Men­schen mit Läh­mun­gen, ins­be­son­de­re bei Zere­bral­pa­re­se, ist kom­plex. Der Arti­kel stellt in die­sem Zusam­men­hang ein neu­ar­ti­ges inte­grier­tes Ver­sor­gungs­kon­zept vor, bei dem mit­tels fort­schritt­li­cher Tech­no­lo­gien inner­halb einer kom­plett digi­ta­len Pro­zess­ket­te eine modu­la­re Orthe­se pro­du­ziert wird, bei der von vorn­her­ein alle Para­me­ter für den jewei­li­gen Ver­sor­gungs­fall berück­sich­tigt wer­den. Aus Sicht der Autoren sind sol­che neu­en Ver­sor­gungs­kon­zep­te viel­ver­spre­chend und wer­den hel­fen, eine effi­zi­en­te­re Ver­sor­gung in einem mul­ti­dis­zi­pli­nä­ren Team zu erstellen.

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Foto: BASF
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Anzei­geInno­va­ti­ve Sitz­scha­len­ver­sor­gung mit 3D-Druck

Jana Sudhoff , , , ,

Der Ein­satz von digi­ta­len Fer­ti­gungs­tech­ni­ken wie Soft­ware­mo­del­lie­rung und Scan­nen hat sich in der moder­nen Sitz­scha­len­her­stel­lung durch­ge­setzt. Das Modell wird jedoch kon­ven­tio­nell aus einem Schaum­stoff­block her­aus­ge­fräst – hier kann der 3D-Druck eine inno­va­ti­ve Alter­na­ti­ve aufzeigen.

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Fallbeispiel 2: a) Frontale Ansicht der Clavicula-Anlagen; diese sind großflächig gehalten, um eine vollflächige Anlage zu gewinnen und gleichzeitig dem Breiterwerden des absoluten Humerus-Humerus-Maßes nachfolgen zu können. b) Die Clavicula-Anlage liegt fast komplett an, und die Schultern konnten schon während der Anprobe inklusive der Schulterblätter in eine physiologisch bessere Position gebracht und dort gehalten werden.
Fallbeispiel 2: a) Frontale Ansicht der Clavicula-Anlagen; diese sind großflächig gehalten, um eine vollflächige Anlage zu gewinnen und gleichzeitig dem Breiterwerden des absoluten Humerus-Humerus-Maßes nachfolgen zu können. b) Die Clavicula-Anlage liegt fast komplett an, und die Schultern konnten schon während der Anprobe inklusive der Schulterblätter in eine physiologisch bessere Position gebracht und dort gehalten werden.
Fachartikel Peer Review PLUS 

Das Ver­sor­gungs­spek­trum 3D-gedruck­ter Rumpfor­the­sen, dar­ge­stellt anhand von vier Fallbeispielen

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S. B. Wür­sching, A. Würsching
Der 3D-Druck stellt für die Kon­struk­ti­on und die Ver­sor­gung mit Rumpfor­the­sen einen neu­en Weg dar, um noch bes­ser und effek­ti­ver auf die indi­vi­du­el­len Bedürf­nis­se von Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten ein­ge­hen zu kön­nen. Mit die­ser Tech­nik wird das mög­li­che Ver­sor­gungs­spek­trum erwei­tert, weil die bio­me­cha­ni­sche Kon­struk­ti­on einer erfolg­rei­chen Ver­sor­gung bes­ser an die All­tags­be­dürf­nis­se der zu Ver­sor­gen­den ange­passt wer­den kann. Ziel ist es, dass die Pati­en­ten das Hilfs­mit­tel anneh­men – sei es ein Klein­kind, ein Teen­ager oder ein Erwach­se­ner im fort­ge­schrit­te­nen Alter. Das Hilfs­mit­tel muss sich gut in den All­tag inte­grie­ren las­sen, denn erst dann kön­nen die bio­me­cha­ni­schen Errun­gen­schaf­ten und das Wis­sen um die Ver­bes­se­rung der Gesund­heit zum Tra­gen kom­men. Dabei hat die addi­ti­ve Fer­ti­gung im Kor­sett­bau nach Ansicht der Autoren nichts mit „Rapid Pro­to­ty­p­ing“ oder kos­ten­güns­ti­ger Schnell­fer­ti­gung zu tun. Viel­mehr stellt sie eine hoch­spe­zia­li­sier­te Mög­lich­keit dar, durch eine maxi­mier­te Indi­vi­dua­li­sie­rung die All­tags­taug­lich­keit und den Kom­fort einer Rumpfor­the­se zu opti­mie­ren. Die Pati­en­ten erhal­ten ein ver­bes­ser­tes Tra­ge­ge­fühl, wäh­rend die Tech­ni­ker die­se Metho­de leicht in den gewohn­ten Ver­sor­gungs­ab­lauf inte­grie­ren kön­nen. Wie viel­fäl­tig das Ver­sor­gungs­spek­trum mit 3D-gedruck­ten Rumpfor­the­sen sein kann, zeigt der fol­gen­de Arti­kel anhand von vier Fallbeispielen.

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„KURT“-Antriebseinheit mit Verstellmöglichkeiten zur individuellen Anpassung.
„KURT“-Antriebseinheit mit Verstellmöglichkeiten zur individuellen Anpassung.
Fachartikel Peer Review 

„KURT“ – ein gelenk­scho­nen­der manu­el­ler Rollstuhlantrieb

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M. Gföh­ler, M. Puch­in­ger, K. Gstaltner
Ein Roll­stuhl wird von etwa 65 Mil­lio­nen Men­schen welt­weit zur täg­li­chen Fort­be­we­gung ver­wen­det. Die her­kömm­li­che Antriebs­form mit­tels Greif­ring ist jedoch unphy­sio­lo­gisch, wenig effi­zi­ent und führt auf­grund gro­ßer Gelenk­be­las­tun­gen in Kom­bi­na­ti­on mit extre­men Aus­len­kun­gen häu­fig zu Gelenk­pro­ble­men. In der die­sem Arti­kel zugrun­de lie­gen­den Stu­die wur­den nume­ri­sche und expe­ri­men­tel­le bio­me­cha­ni­sche Metho­den ange­wen­det, um eine neue Bewe­gungs­form für den manu­el­len Roll­stuhl­an­trieb zu ent­wi­ckeln, die für das Mus­kel-Ske­lett-Sys­tem der obe­ren Extre­mi­tät opti­miert und für den täg­li­chen Gebrauch auch im Innen­be­reich geeig­net ist. Die neue Antriebs­form „KURT“ („Kur­bel­ba­sier­ter Roll­stuhl­an­Trieb“) besteht aus einem Hand­kur­bel­an­trieb mit vari­ie­ren­der Kur­bel­län­ge in der Ebe­ne der Hin­ter­rä­der; die Antriebs­kraft kann über den gan­zen Bewe­gungs­zy­klus auf­ge­bracht wer­den. In Tests mit Roll­stuhl­fah­rern konn­ten eine höhe­re Effi­zi­enz und gerin­ge­re Gelenk­be­las­tun­gen beim manu­el­len Roll­stuhl­an­trieb mit „KURT“ im Ver­gleich zum Greif­ring ermit­telt werden.

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Details der entworfenen virtuellen Zervikalorthese per „Geomagic Freeform“; a) Ansicht von dorsal mit wabenförmiger Hinterhauptanstützung; b) Ansicht von rechts mit sichtbarer Öffnung; c) Ansicht von frontal mit Kehlkopfaussparung.
Fachartikel Peer Review 

Ent­wick­lung einer neu­ar­ti­gen 3D-gedruck­ten Zervikalorthese

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M. Gebau­er, J. Pop­kes, O. Dobrindt
Die orthe­ti­sche Ver­sor­gung der Hals­wir­bel­säu­le ist ein anspruchs­vol­les Gebiet der Ortho­pä­die­tech­nik. Bei chro­ni­schen Beschwer­den mit der Gefahr dau­er­haf­ter neu­ro­lo­gi­scher Schä­di­gun­gen ist eine maß­ge­fer­tig­te Orthe­sen­ver­sor­gung unab­ding­bar, um einem ope­ra­ti­ven Ein­griff vor­zu­beu­gen. Moder­ne Tech­no­lo­gien zum digi­ta­len Maß­neh­men, zur Model­lie­rung sowie zur Fer­ti­gung per 3D-Druck bie­ten dabei neue Mög­lich­kei­ten. Die hier vor­ge­stell­te neu­ar­ti­ge 3D-gedruck­te Zer­vi­kal­or­the­se stellt das Ergeb­nis eines erfolg­rei­chen Pro­jekts zur Ver­sor­gung von Pati­en­ten mit Spi­nal­ka­nals­teno­sen dar. Anhand die­ses Pro­jekts sowie einer beglei­ten­den quan­ti­ta­ti­ven Stu­die soll auf­ge­zeigt wer­den, inwie­fern sowohl betrof­fe­ne Pati­en­ten als auch Ortho­pä­die­tech­ni­ker von der Anwen­dung einer digi­ta­len Pro­zess­ket­te pro­fi­tie­ren können.

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a) Exomechanik, in Silikonfingerlinge eingebettet und mit C-Prepreg verstärkt; b) Silikonfingerlinge mit Exomechanik im vernetzten Zustand.
a) Exomechanik, in Silikonfingerlinge eingebettet und mit C-Prepreg verstärkt; b) Silikonfingerlinge mit Exomechanik im vernetzten Zustand.
Fachartikel Peer Review 

Grei­fen trotz Hand­läh­mung – Ver­sor­gungs­bei­spiel mit myo­elek­tri­scher Handorthese

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S. Matyssek, D. Hepp
Durch die Ent­wick­lung exo­ske­lett­ä­rer Struk­tu­ren wird der Ver­such unter­nom­men, ver­lo­ren­ge­gan­ge­ne Funk­tio­nen des Bewe­gungs­ap­pa­ra­tes mög­lichst gut zu erset­zen. In die­sem Zusam­men­hang stellt die Nach­bil­dung der kom­ple­xen Greif­funk­ti­on einer Hand eine beson­de­re Her­aus­for­de­rung dar. Das Orthe­sen­sys­tem „exo­mo­ti­on® hand one“ ermög­licht es sei­nem Anwen­der, mit Hil­fe eines EMG-Signals einen akti­ven Orthe­sen­auf­bau anzu­steu­ern und ver­schie­de­ne Griff­mus­ter aus­zu­füh­ren. Mit Hil­fe digi­ta­ler Fer­ti­gungs­me­tho­den sowie der ent­spre­chen­den Bau­grup­pen der Her­stel­ler­fir­ma ist es somit mög­lich, ein adäqua­tes Gesamt­sys­tem mit indi­vi­du­el­ler Pass­form zu ver­wirk­li­chen, das sei­nem Anwen­der einen Mehr­wert im All­tag bie­tet. Der Bei­trag erläu­tert den kom­plet­ten Ver­sor­gungs­vor­gang mit einer myo­elek­tri­schen Hand­orthe­se und geht dabei auch auf das Zusam­men­spiel zwi­schen Her­stel­ler und Ortho­pä­die­tech­ni­ker ein.

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