Entwicklung einer 3D-gedruckten Handorthese für mehr Lebensqualität

Die Hochschule Stralsund arbeitet gemeinsam mit langjährigen Partnern an der Entwicklung einer individualisierten, 3D-gedruckten Handorthese für Patienten mit Rhizarthrose, die vor allem bei Frauen über 50 Jahren auftritt.

„Orthesen sorgen häufig für ergonomische Einschränkungen“, sagt Sven Klimaschewski vom Labor für Additive Fertigung und digitale Produktentwicklung der Hochschule. „Oft ist die ganze Handinnenfläche abgedeckt. Absurd, wenn man bedenkt, dass diese Arthrose-Form vor allem Berufsgruppen wie Laborantinnen, Kassiererinnen oder Handwerker betrifft, also Personen, die ihre Hände unbedingt benutzen müssen“.

Die neue Orthese soll der Hochschule zufolge deutlich ergonomischer werden, da mittels additiver Fertigung Strukturen erzeugt werden können, die im klassischen Handwerk nur mit hohem Aufwand erreichbar wären. Für den 3D-Druck werden Materialien genutzt, die hautverträglich sind – dazu gibt es Tests, aber eben vor dem Fertigungsprozess.

Tests zur Hautverträglickeit und Biokompatibilität

Aber wie ist es danach – wie verhält sich das Material, wenn es gedruckt ist und wie im Alltag? Das testet das Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg (KDK), das zum Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie gehört. „Unser Part ist die Hautverträglichkeit, das Anhaften von Bakterien beispielsweise, wir prüfen also die Biokompatibilität“, erklärt Dr. Kai Masur. Kollegin Liane Kantz, selbst Laborantin und Betroffene, werde Prüfkörper testen und den Ethik-Antrag für mikrobiologische Prüfungen verfassen. Das KDK ist seit Jahren mit der Hochschule verbunden.

Die Liebau Orthopädietechnik GmbH in Rostock soll umfangreiche Erfahrungswerte aus der Praxis einbringen und will diese für die Patienten optimieren. „Wir untersuchen technische Herangehensweisen, die mit klassischen Produktionsmethoden nur sehr schwierig abgebildet werden könnten. Gemeinsam mit der Unimedizin Rostock untersuchen wir zudem medizinisch ungenügend geklärte Zusammenhänge zum Krankheitsbild“, erklärt Christian Eschenburg vom Orthopädietechnik-Unternehmen.

Kontinuierliche Begleitung der Patienten

Ziel des AMRO-Gesamtprojektes ist laut Hochschule Stralsund die Entwicklung eines teilautomatisierten Herstellungsprozesses unter Beibehalt aller individuellen Aspekte eines jeden Patienten. Dabei würden vom Team anatomische Daten erfasst, digitale Konstruktionen erstellt, simulationsgestützte Auslegungen durchgeführt und die Orthesen additiv gefertigt. Im Nachgang erfolge eine Anprobe und eine terminierte Wiedervorlage, um die kontinuierliche Begleitung eines Patienten entlang seines Therapiepfades sicherzustellen. Durch die Auslagerung von Arbeitsschritten zum 3D-Druck würden bei den Orthopädietechnikern Freiräume für mehr Zeit an den Patientin geschaffen.

Testung der Alltagstauglichkeit

Die Hochschule Stralsund übernimmt Material- und Prozessentwicklung, konstruktive Entwicklung der Orthese in Kooperation mit Liebau, simulationsgestützte Auslegung sowie die Optimierung der additiven Fertigungsverfahren. Untersucht werden ihren Angaben zufolge biokompatible Thermoplaste auf mechanische, thermische und mikrobiologische Eigenschaften. Materialverhalten und Design der Orthese werden also auf Alltagstauglichkeit getestet: Wie reagiert sie auf Schweiß, Wasser, Schmutz? Wie gut lässt sie sich reinigen? Was passiert bei starker, direkter Sonneneinstrahlung, Kälte oder bei einem Sturz?

Ein Großteil der mechanischen Tests wird an der Hochschule durchgeführt, wie diese berichtet. Das KDK übernehme alle biologischen Untersuchungen, während Liebau die Schnittstellen zwischen Gesundheitshandwerk sowie Klinik und Forschung koordiniert.

Alle Fertigungsparameter sollen so angepasst werden, dass langlebige, belastbare und optisch ansprechende Orthesen entstehen. Zudem entwickele das AMRO-Team ein modulares Baukastensystem, das individuelle Anpassungen während des Therapieverlaufs erlaubt.

Die Orthopädische Klinik der Universitätsmedizin Rostock soll die klinische Untersuchungen zur medizinischen Validierung des Entwicklungsfortschritts orchestrieren. Das Team um Prof. Wolfram Mittelmeier werde die Orthesen-Funktionen überprüfen und wichtige medizinische Optimierungspotenziale ableiten.

Das Projekt wird im Rahmen des EFRE-Programms 2021–2027 des Landes Mecklenburg-Vorpommern aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Mecklenburg-Vorpommern mit insgesamt rund 1,45 Millionen Euro gefördert.