KI, 3D, MDR: Bufa-Semi­nar pusht Digitalisierung

Wo steht die Bran­che bei der Digi­ta­li­sie­rung? Und wo geht die Rei­se hin? Die­se und wei­te­re Fra­gen dis­ku­tier­ten die Referent:innen beim Semi­nar „Digi­ta­le Fer­ti­gung“ der Bun­des­fach­schu­le für Ortho­pä­die-Tech­nik (Bufa).

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11. Hei­del­ber­ger Sym­po­si­um der Tech­ni­schen Orthopädie

Anfang Dezem­ber 2023 fand die 11. Aus­ga­be des Hei­del­ber­ger Sym­po­si­ums der Tech­ni­schen Ortho­pä­die statt. Im Hör­saal der Ortho­pä­di­schen Uni­ver­si­täts­kli­nik Hei­del­berg kamen rund 200 Teil­neh­men­de zusam­men, um sich das inter­dis­zi­pli­nä­re Pro­gramm anzu­hö­ren und mitzudiskutieren.

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Wel­che Rol­le spielt Car­bon in der Addi­ti­ven Fertigung?

Es ist kein Geheim­nis, dass Car­bon der Werk­stoff der Gegen­wart ist. Die Vor­tei­le bei der Kon­struk­ti­on durch die Eigen­schaf­ten gegen­über ande­ren Mate­ria­li­en sind in der Ortho­pä­die-Tech­nik bekannt und geschätzt. Wie aber lässt sich der Werk­stoff in der Addi­ti­ven Fer­ti­gung nutzen?

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Live-Video­talk – „Bren­nen für den 3D-Druck“

Die Exper­ten Manu­el Blum, Sales Mana­ger bei BASF For­ward AM, und Frank Hodey, Geschäfts­füh­rer der Vital­Cen­trum HODEY KG aus Kamp-Lint­fort, wid­me­ten sich in dem Live-Video­talk „3D-Druck opti­mal nut­zen“ am 23. Novem­ber dem The­ma der Addi­ti­ven Fertigung.

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Addi­ti­ve Fer­ti­gung durch Gra­nu­la­tex­tru­si­on als Chan­ce für die ortho­pä­di­sche Versorgung

L. Eck­hardt1, M. Lay­her1, J. Bliedt­ner1, G. Pus­tal2, F. Car­que­ville2
Addi­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren gewin­nen auch in der Ortho­pä­die­tech­nik zuneh­mend an Bedeu­tung. Ergän­zend zu den eta­blier­ten Ver­fah­ren bie­tet die direk­te Ver­ar­bei­tung von Gra­nu­lat im 3D-Druck die Mög­lich­keit, groß­vo­lu­mi­ge Bau­tei­le schnell und aus belie­bi­gen Kunst­stof­fen her­zu­stel­len. Die­ser Arti­kel ord­net die Tech­no­lo­gie zum Stand der Tech­nik ein und unter­sucht deren Anwen­dung am Bei­spiel von Schuh­leis­ten, Pro­the­sen­schäf­ten und Kor­set­ten. Es zeigt sich, dass mit den typi­scher­wei­se gro­ßen Düsen­durch­mes­sern ins­be­son­de­re ein­fa­che Geo­me­trien effi­zi­ent her­ge­stellt wer­den kön­nen. Pro­zess­schrit­te wie das Tief­zie­hen von PE-Kunst­stof­fen über gefräs­te PU-Schaum-Form­kör­per sind so voll­stän­dig ersetz­bar. Die Mög­lich­kei­ten, mit der Tech­no­lo­gie hoch­auf­ge­lös­te Details oder form­schlüs­si­ge Ver­bin­dun­gen zu fer­ti­gen, sind jedoch begrenzt.

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Mehr Zeit für die Patient:innen dank neu­er Techniken

„Zeit ist Geld“, lau­tet ein bekann­tes Sprich­wort. Für die Ortho­pä­die-Tech­nik könn­te es umge­dich­tet wer­den in „Zeit ist Basis für eine gute Ver­sor­gung“. Weil der Bedarf an gut aus­ge­bil­de­ten Orthopädietechniker:innen immer den Bestand über­trifft, müs­sen die Betrie­be geschickt mit ihren Res­sour­cen umge­hen. Des­halb ist es wich­tig, dass nicht nur die phy­si­sche Werk­bank in der Werk­statt gut und modern aus­ge­stat­tet ist, son­dern auch die digi­ta­le Werk­statt im bes­ten Fall effi­zi­ent sein sollte.

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Der digi­ta­le Fer­ti­gungs­pro­zess in der Fuß- und Bein­ver­sor­gung Teil 2: 3D-Druck in der Fuß- und Beinversorgung

F. Groß­mann, A. Kerkhoff
Der 3D-Druck kann die ver­län­ger­te Werk­bank der Zukunft sein. Die­se Behaup­tung kann man guten Gewis­sens tref­fen, schaut man sich die aktu­el­len Ent­wick­lun­gen und auf­kom­men­den Ange­bo­te für den 3D-Druck in der OT und OST an. Dies ist u. a. im ver­gan­ge­nen Jahr auf der OTWorld in Leip­zig und der Mes­se OST in Köln deut­lich gewor­den. Um bei dem ste­tig wach­sen­den Ange­bot an Dienst­leis­tun­gen, Soft­ware und Hard­ware den Durch­blick zu behal­ten, gibt der Arti­kel eine Über­sicht über die aktu­ell nutz­ba­ren Ver­fah­ren der Addi­ti­ven Fer­ti­gung, inclu­si­ve der jewei­li­gen Mög­lich­kei­ten zur Beein­flus­sung der mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten. Wei­ter­hin wer­den die Vor- und Nach­tei­le des 3D-Drucks im Hin­blick auf Anwen­dun­gen in der Ver­sor­gung der unte­ren Extre­mi­tät auf­ge­zeigt und damit Ent­schei­dungs­hil­fen für den Ein­stieg in die Addi­ti­ve Fer­ti­gung gegeben.

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Trag­fä­hig­keits­un­ter­su­chung des exter­nen Fix­a­teurs in der Tibia für die unmit­tel­bar post­ope­ra­ti­ve Patientenmobilisierung

F. Butt­ge­reit, D.-T. Schrae­der, T. Schaf­ran, Ph. Lich­te
Pati­en­ten mit einer ope­ra­tiv ange­brach­ten exter­nen Fix­a­ti­on an den unte­ren Extre­mi­tä­ten sind in ihrer Mobi­li­tät ein­ge­schränkt. Betrach­tet wer­den die Bean­spru­chun­gen bei der Mobi­li­sie­rung des Pati­en­ten über einen Fix­a­teur, der in der Tibia ver­an­kert ist. Basie­rend auf einer bio­me­cha­ni­schen Betrach­tung wird die Rele­vanz ver­schie­de­ner Ein­fluss­grö­ßen auf die Trag­fä­hig­keit abge­schätzt. Mit­hil­fe von zykli­schen Belas­tungs­ver­su­chen am Schafs­kno­chen sowie an huma­nen Tibiae wur­de die Trag­fä­hig­keit des Kno­chens und Fix­a­teurs unter­sucht. Eine gleich­mä­ßi­ge Belas­tung der ein­ge­brach­ten Schrau­ben konn­te als ent­schei­den­der Fak­tor für die Stei­ge­rung der Trag­fä­hig­keit bestä­tigt wer­den. Aus­ge­hend von den Ver­su­chen wur­de ein addi­tiv gefer­tig­tes Fuß­stück für den Fix­a­teur aus­ge­stal­tet und getestet.

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Zukunft und Gegen­wart der Digitalisierung

„Die­se zwei Minu­ten mehr Rede­zeit wer­de ich ger­ne fül­len“, erklär­te Prof. Ber­tolt Mey­er, ers­ter Red­ner beim Semi­nar der Bun­des­fach­schu­le für Ortho­pä­die-Tech­nik (Bufa) zur „Digi­ta­len Fer­ti­gung“ am 12. Janu­ar. Dr. Ann-Kath­rin Höm­me, Lei­te­rin des Insti­tuts für Mess­tech­nik und Bio­me­cha­nik und Lei­tung des Stu­di­en­gangs Ortho­pä­die- und Reha­bi­li­ta­ti­ons­tech­nik der Bufa, hat­te die rund 85 Teilnehmer:innen an den Bild­schir­men zum ers­ten Tag des Semi­nars aus Dort­mund begrüßt und war mit ihrem Part die besag­ten zwei Minu­ten eher fer­tig gewor­den, so dass Mey­er in den digi­ta­len Mit­tel­punkt rückte. 

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Ent­wick­lung bio­in­spi­rier­ter und selbst­for­men­der Orthe­sen per 4D-Druck

T. Cheng, M. Thie­len, S. Pop­pinga, Y. Tahouni, D. Wood, Th. Stein­berg, A. Men­ges, Th. Speck
Unter dem Begriff „4D-Druck“ ver­steht man 3D-Druck­ver­fah­ren, bei denen sich die erzeug­ten Werk­stü­cke noch nach dem eigent­li­chen Druck­ver­fah­ren durch exter­ne Sti­mu­li wie Tem­pe­ra­tur oder Feuch­tig­keit kon­trol­liert ver­for­men. Die vier­te Dimen­si­on ist somit die Zeit bis zum Errei­chen einer spä­te­ren Gestalt. In die­sem Arti­kel wird ein Ansatz zur Mate­ri­al­pro­gram­mie­rung für selbst­for­men­de Mate­ri­al­sys­te­me auf der Grund­la­ge bio­lo­gi­scher Vor­bil­der vor­ge­stellt, die per 4D-Druck erstellt wer­den. Der Ansatz basiert auf einem Berech­nungs­mo­dell zur Bestim­mung mecha­ni­scher Eigen­schaf­ten und zur Gestal­tung von Form­än­de­run­gen. Mit Hil­fe des 3D-Drucks wer­den mit­tels Extru­si­on die gewünsch­ten Eigen­schaf­ten und Ver­hal­tens­wei­sen in einem Mul­ti-Mate­ri­al- und Mul­ti-Lay­er-Sys­tem kodiert, das auf der Meso­ska­la mit einer maxi­ma­len Auf­lö­sung von 0,5 mm struk­tu­riert ist.
Die Metho­dik wur­de anhand einer Fall­stu­die zum bio­mime­ti­schen Design eva­lu­iert. Hier­bei wur­de die Haft­stra­te­gie einer sich win­den­den Klet­ter­pflan­ze, der Luft­kar­tof­fel (Dio­scorea bul­bi­fera), die auf der Gene­rie­rung von Anpress­kräf­ten beruht, abs­tra­hiert und auf eine durch 4D-Druck her­ge­stell­te Orthe­se über­tra­gen. Die von den bio­in­spi­rier­ten Mecha­nis­men erzeug­ten Anpress­kräf­te wur­den anschlie­ßend mit Sen­so­ren gemessen.
Schließ­lich wur­den die pro­gram­mier­ten auf Selbst­span­nung beru­hen­den Anpress­kräf­te und die inte­grier­te Mul­ti­funk­tio­na­li­tät in eine Rei­he pro­to­ty­pi­scher Hand­ge­lenk-Unter­arm-Schie­nen in Form von Demons­tra­to­ren über­tra­gen – ein gän­gi­ges ortho­pä­di­sches Hilfs­mit­tel für die Stel­lungs­kor­rek­tur oder Ent­las­tung die­ses Kör­per­ab­schnitts. Die aus dem vor­ge­stell­ten Design­an­satz resul­tie­ren­den per 4D-Druck ent­stan­de­nen Mate­ri­al­sys­te­me unter­strei­chen die Vor­tei­le der Über­tra­gung bio­mime­ti­scher Prin­zi­pi­en auf ortho­pä­di­sche Hilfs­mit­tel und dar­über hinaus.

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