3D-Druck in der Prothetik: Design, Vorteile und Materialinnovationen revolutionieren

Prothetik-3D-Druck ist die Verwendung von 3D-Druckern zum Entwerfen und Erstellen künstlicher, tragbarer Körperteile wie Beine, Hände und Arme. Es ist eine relativ neue Methode im Vergleich zur traditionellen Produktionsmethode. Die bei der Erstellung 3D-gedruckter Prothesen verwendeten Materialien sind zugänglich und leicht, was den Prozess für die Herstellung von Prothesen geeignet macht und eine günstige Alternative für Patienten weltweit bietet.

Dieser Artikel wird 3D-Druck in der Prothetik, seine Anwendung, Geschichte, Kosten und Vorteile weiter diskutieren.

Was ist 3D-Druck in der Prothetik?

Prothetik-3D-Druck ist die Verwendung additiver Fertigungstechnologien anstelle traditioneller subtraktiver Fertigungsmethoden zur Erstellung künstlicher Körperteile. Diese Körperteile können durch traumatische Ereignisse oder angeborene Störungen (bei der Geburt vorhanden) verloren gegangen sein. In einigen Fällen kann eine Amputationsoperation notwendig sein, wenn das Glied oder die Glieder eines Opfers schwer von einer Krankheit betroffen sind, die zu Atrophie und Zersetzung (Gangrän) führt. In jedem Fall dienen 3D-gedruckte Prothesen als Ersatz für die fehlenden Glieder.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu 3D-Druck.

Wie wird 3D-Druck in der Prothetik eingesetzt?

3D-Druck hat sich bei der Erstellung von Prothesen aus mehreren Gründen als nützlich erwiesen. Die Verwendung von 3D-Druck zur Fertigung von Prothesen führt zu einer erheblichen Reduzierung der Fertigungszeit, -kosten und -gewichte von Prothesen. Traditionell hergestellte Prothesen erfordern strenge Verfahren und sind teuer. Eine Prothesenarm kostet normalerweise mehr als 2.000 $, und der Amputierte muss möglicherweise lange Zeiträume (zwischen 3–6 Wochen) für Produktion und Lieferung warten. 3D-Druck in der Prothetik hingegen ist erschwinglich, hat eine kurze Lieferzeit und die erforderlichen Materialien sind leicht verfügbar. Ein 3D-gedruckter Arm kann 395 $ kosten und an einem Tag produziert werden.

Wann wurde die erste 3D-gedruckte Prothese erstellt?

Wissenschaftler und Mediziner bemühten sich von 1990 bis 1999, 3D-gedruckte Prothesen zu erstellen. Es gab einen Durchbruch, als ihre Forschung die Erstellung der ersten 3D-Zahnimplantate und Organe sah. 3D-gedruckte Prothesenarme, -finger, -hände oder -beine waren jedoch noch Gegenstand der Erforschung. Schließlich wurde 2011 ein Prototyp einer 3D-gedruckten Prothesenhand erstellt.

Wer hat die ersten 3D-gedruckten Prothesen erstellt?

Der amerikanische Künstler Ivan Owen erstellte 2011 die erste 3D-gedruckte Prothese. Eine 3D-gedruckte Prothese war nicht seine erste Schöpfung – es war eine mechanische Hand. Er erstellte diese für eine Steampunk-Convention und postete ein Video des Herstellungsprozesses online. Nach einer weiteren Zusammenarbeit mit einem amputierten Zimmermann erregte das Projekt die Aufmerksamkeit einer Mutter. Ihr Sohn benötigte eine künstliche Hand, und Prothesen waren damals teuer. Owen erfuhr davon und bat ein 3D-Drucker-Herstellerunternehmen, zwei 3D-Drucker zu spenden. Seine Bitte wurde gewährt und er erstellte die erste 3D-gedruckte Prothesenhand. Das Problem, dass der Sohn die Prothese herauswächst, war nicht groß, da die gedruckte Hand Skalierbarkeit ermöglicht.

Was sind die häufigsten 3D-gedruckten Prothesen?

Die häufigsten 3D-gedruckten Prothesen sind:

1. 3D-gedruckte Prothesenhand: Prothesenhände werden für Menschen hergestellt, die den Verlust eines Gliedes ab dem Handgelenk erlitten haben. E-nable Prothesen, eine Vereinigung, die ein Netzwerk von Herstellern, Enthusiasten oder Humanitären überwacht, erstellt verschiedene 3D-Modelle von Prothesenhänden. Einige dieser Modelle werden gedruckt und an hunderte Menschen weltweit gespendet.
2. 3D-gedruckter Prothesenarm: Prothesenarme können eine Kombination aus Hand und Unterarm oder Hand, Arm und Unterarm sein. Hero Prothesen werden als die ersten klinisch zugelassenen 3D-gedruckten Prothesenarme anerkannt. Zu ihren Funktionen gehören High Five, Greifen, Daumen hoch und Pitch. Sie sind ästhetisch ansprechend und besonders bei Kindern beliebt, wegen der Vielfalt an Super-Action-Figuren, die sie darstellen. Die myoelektrische Funktionalität ermöglicht es dem Nutzer, ein gewisses Maß an Kontrolle über ihren 3D-gedruckten Prothesenarm zu haben.
3. 3D-gedruckter Prothesenfuß: Prothesenfüße ermöglichen Benutzern das Gehen. Diese werden meist mit entweder elastischen Ferskonfigurationen oder soliden Knöchel-gedämpften Fersen (SACH) hergestellt. Upya von Exoneo ist ein erschwinglicher, dynamischer und vollständig biomechanischer Prothesenfuß, der die tatsächliche Anatomie von Zehen, Knöchel und Ferse nachbildet. Dies ermöglicht Nutzern, das gleiche Gefühl wie bei einem natürlichen Fuß zu erleben.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Online-3D-Druckservice für Ihre Bedürfnisse.

Ist die Verwendung 3D-gedruckter Prothesen sicher?

Ja, die Verwendung 3D-gedruckter Prothesen ist sicher, wenn die richtigen Spezifikationen und Produktqualität erfüllt sind. Die Festigkeit und Qualität der im Bauprozess verwendeten Materialien bilden die Basis für die Messung der Sicherheit 3D-gedruckter Prothesen. Falsche Materialien brechen meist leicht, aufgrund ihrer Unfähigkeit, das Gewicht des Nutzers zu tragen oder zu halten.

Was sind die Vorteile 3D-gedruckter Prothesen?

Prothetik-3D-Druck bietet viele Vorteile im Vergleich zum konventionellen Gegenstück. Ein Hauptvorteil ist die Skalierbarkeits- und Ausrichtungsoption der 3D-gedruckten Modelle. Ein weiterer ist die Kosten- und Zeiteffizienz, die er bietet, sowie die Materialverfügbarkeit.

Welche Materialien werden in 3D-gedruckten Prothesen verwendet?

Die in 3D-gedruckten Prothesen verwendeten Materialien sind solche, die langlebig und leicht sind, wie Kunststoff. Als zusätzlicher Vorteil besteht die interne Struktur aus leichten Materialien: Kohlefaser, Titan oder Aluminium. Das Gewicht einer künstlichen Prothese hängt allgemein von der Art der Prothese und dem Ausgangsmaterial ab. Eine oberhalb des Knies 3D-gedruckte Prothese wiegt etwa 1,54 kg, während ihr traditionelles Gegenstück durchschnittlich 3,62 kg wiegt.

Wie lange halten 3D-gedruckte Prothesen?

Eine ordnungsgemäß hergestellte Prothese hält etwa 3–5 Jahre. Ein schnell wachsendes Kind würde jedoch von Zeit zu Zeit Ersatz benötigen. Dies liegt daran, dass der Körperteil, an dem der Artikel befestigt ist, die 3D-gedruckte Prothese herausgewachsen hätte.

Sind 3D-gedruckte Prothesen teuer?

Nein, 3D-gedruckte Prothesen sind nicht teuer – besonders im Vergleich zu traditionellen Prothesen. Sie können eine funktionierende 3D-gedruckte Prothese für 395 $ erhalten. Die konventionellen Typen werden normalerweise für Tausende von Dollar verkauft.

Wie viel kosten 3D-gedruckte Prothesen?

3D-gedruckte Prothesen sind generell kosteneffektiv, aber einige High-End-Designs sind teuer. Der Hero 3D-gedruckte Prothesenarm, erstellt von Open Bionics, hat beispielsweise einen Preisrahmen von 10.000 $ bis 20.000 $. Er ist jedoch etwas günstiger als der konventionelle bionische Prothesenarm. Einige gemeinnützige Organisationen, wie Kinetic – gegründet von Mat Bowtell, und Free 3D Hands – haben kostenlose 3D-gedruckte Prothesenarme an viele verteilt. Sie haben auch Montageanleitungen für diejenigen erstellt, die ihre eigenen Prothesen zu Hause erstellen möchten.

Ein bemerkenswerter Online-Marktplatz für den Kauf 3D-gedruckter Prothesen ist Indiamart.

Was ist die Zukunft 3D-gedruckter Prothesen?

3D-gedruckte Prothesen befinden sich noch in der Kindheit, haben aber großes Potenzial. Es wäre jedoch falsch anzunehmen, dass die Technologie ihren traditionellen Gegenpart vollständig ersetzen wird. Ein wichtiger Faktor ist zudem die Akzeptanz in der Medizinbranche. Der erste 3D-gedruckte bionische Arm ist klinisch zugelassen; wenn Regulierungsbehörden Interesse zeigen und ihre Zustimmung geben, wird Prothetik-3D-Druck stärker in der Gesellschaft verankert sein.

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