Funk­ti­ons­wei­se und Anwen­dung des phy­sio­lo­gi­schen 3D-Belastungsscans

O. Pape
In die­sem Bei­trag wird ein neu­ar­ti­ges Abdruck­sys­tem vor­ge­stellt, bei dem der Fuß des Pati­en­ten unter Voll­be­las­tung mit­tels 3D-Laser­scan ver­mes­sen wird. Dabei kom­men bran­chen­üb­li­che 3D-Flach­bett-Laser­scan­ner zum Ein­satz, wel­che mit einem abnehm­ba­ren Auf­satz aus­ge­rüs­tet wer­den. Ziel die­ser Abdruck­tech­nik ist die Gewin­nung von Daten, die es ermög­li­chen, die natür­li­che Fuß­bet­tung beim Bar­fuß­lau­fen nach­zu­emp­fin­den. Wäh­rend des Scan­vor­gan­ges befin­det sich der Fuß in einer wei­test­ge­hend phy­sio­lo­gi­schen Bet­tung, wel­che sich bereits beim Scan stark druck­ver­tei­lend aus­wirkt. Zusätz­lich wird die plant­are Fuß­ober­flä­che unter Vollbelas­tung optisch erfasst.

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FOT-Jah­res­kon­gress: Tech­no­lo­gien auf dem Prüfstand

Der 67. Jah­res­kon­gress der Fort­bil­dungs­ver­ei­ni­gung für Ortho­pä­die-Tech­nik (FOT) Ende Sep­tem­ber in Nürn­berg beschäf­tig­te sich u. a. mit der Fra­ge, ob sich die Tech­ni­sche Ortho­pä­die der­zeit in einer Zei­ten­wen­de befindet.

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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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Ent­wick­lung eines addi­tiv ­gefer­tig­ten Multifunktions­bauteils für einen Roll­stuhl in Leichtbauweise

T. Goll­mer, St. Pluppins
Der Arti­kel behan­delt die Ent­wick­lung eines addi­tiv gefer­tig­ten mul­ti­funk­tio­nel­len Bau­teils für indi­vi­du­el­le Aktiv­roll­stüh­le in Leicht­bau­wei­se. Zunächst wer­den Grund­be­grif­fe geklärt, um ein grund­sätz­li­ches Ver­ständ­nis über die Tech­no­lo­gie der addi­ti­ven Fer­ti­gung zu ver­mit­teln. Anschlie­ßend erfolgt die Kon­zep­ti­on des Bau­teils. Dazu wird ein ers­tes Kon­zept als Grund­la­ge für das Bau­teil­de­sign erstellt. In einem wei­te­ren Schritt wird eine soge­nann­te Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung durch­ge­führt, um eine Vor­stel­lung von der opti­ma­len Mate­ri­al­ver­tei­lung inner­halb des Bau­teils zu erhal­ten. Dies und beson­de­re Richt­li­ni­en, die im „Prac­ti­cal Gui­de to Design for Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring“ von Die­gel et al. fest­ge­hal­ten sind, sind essen­zi­el­le Aspek­te einer adäqua­ten Ent­wick­lung addi­ti­ver Bau­tei­le (Quel­le: Die­gel O, Nor­din A, Mot­te D. A Prac­ti­cal Gui­de to Design for Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring. Sin­ga­po­re: Sprin­ger Natu­re, 2020). Nach­dem ein ent­spre­chen­des Bau­teil­de­sign ent­wi­ckelt wor­den ist, wird das addi­ti­ve Bau­teil per CAD kon­stru­iert und anschlie­ßend simu­liert. Es folgt eine Opti­mie­rung und Wei­ter­ent­wick­lung des Bau­teils in meh­re­ren Ite­ra­ti­ons­schlei­fen. Abschlie­ßend wird ein grund­le­gen­der Ver­gleich mit einem CNC-gefer­tig­ten Bau­teil gezo­gen, um die Eigen­schaf­ten der bei­den Fer­ti­gungs­ver­fah­ren ein­an­der gegen­über­zu­stel­len. Dabei wer­den geo­me­tri­sche, mecha­ni­sche und nach­hal­ti­ge Aspek­te mit­ein­an­der verglichen.

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Ent­wick­lung eines CAE-gestütz­ten Pro­zes­ses zur Kom­bi­na­ti­on addi­ti­ver Fer­ti­gung mit Tex­ti­li­en für kun­den­in­di­vi­du­el­le ortho­pä­di­sche Hilfsmittel

D. Ahrendt, S. Krzy­win­ski, A. Rome­ro Karam
Im Rah­men eines IGF-For­schungs­pro­jek­tes wur­den am Insti­tut für Tex­til­ma­schi­nen und Tex­ti­le Hoch­leis­tungs­werk­stoff­tech­nik der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Dres­den Mög­lich­kei­ten der addi­ti­ven Fer­ti­gung end­los­fa­ser­ver­stärk­ter Funk­ti­ons­ele­men­te direkt auf tex­ti­len Flä­chen zur Her­stel­lung kun­den­in­di­vi­du­el­ler ortho­pä­di­scher Hilfs­mit­tel unter­sucht. Zur Ent­wick­lung eines exem­pla­ri­schen Hilfs­mit­tels für das Knie­ge­lenk, bei dem eine tex­ti­le Kom­pres­si­ons­ban­da­ge mit bie­ge­stei­fen Orthe­sen­ele­men­ten kom­bi­niert wird, wur­de eine CAE-gestütz­te Pro­zess­ket­te vom 3D-Scan des Pati­en­ten bis zum kon­fek­tio­nier­ten Pro­dukt erar­bei­tet. Die anfor­de­rungs­ge­rech­te Aus­le­gung und Eva­lua­ti­on des Designs erfolg­te simulationsgestützt.

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„KURT“ – ein gelenk­scho­nen­der manu­el­ler Rollstuhlantrieb

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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Ent­wick­lung einer neu­ar­ti­gen 3D-gedruck­ten Zervikalorthese

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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Neu­es Kon­zept für die Akti­vie­rung künst­li­cher Hän­de durch Aug­men­ted Reality

S. Hazub­ski, H. Hop­pe, A. Otte
Die Wie­der­her­stel­lung der Hand­be­we­gung für Men­schen mit Ampu­ta­tio­nen, Läh­mun­gen oder Schlag­an­fäl­len ist ein wich­ti­ger Bereich der ortho­pä­die­tech­ni­schen For­schung und Ent­wick­lung. Zwar haben sich elek­tro­den­ba­sier­te Sys­te­me, die den Input aus dem Gehirn oder dem Mus­kel nut­zen, als erfolg­reich erwie­sen; die­se Sys­te­me sind jedoch ten­den­zi­ell teu­er und der Umgang mit ihnen schwer zu erler­nen. In die­sem Arti­kel wird ein lau­fen­des medi­zin­tech­ni­sches Pro­jekt der Hoch­schu­le Offen­burg vor­ge­stellt, bei dem Aug­men­ted Rea­li­ty (AR) für eine neu­ar­ti­ge Steue­rung von moto­ri­sier­ten Hand­orthe­sen sowie Hand­pro­the­sen benutzt wird. In die­sem Sys­tem wird die Pro­the­se von einer – in eine AR-Bril­le inte­grier­ten – Kame­ra getrackt; gleich­zei­tig wer­den vir­tu­el­le Steu­er­ele­men­te über die Bril­le ein­ge­blen­det. Mit die­sen kann der Pati­ent durch Kopf­be­we­gun­gen inter­agie­ren und viel­fäl­ti­ge Öff­nungs- und Schließ­be­feh­le für die Pro­the­se oder Orthe­se ein­ge­ben. Das visu­el­le Sys­tem muss zwar noch mit Pati­en­ten getes­tet wer­den, aber die gerin­gen Kos­ten, die ein­fa­che Bedie­nung und der Ver­zicht auf Elek­tro­den machen das Sys­tem zu einer viel­ver­spre­chen­den Lösung für die Wie­der­her­stel­lung der Handfunktion.

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