Eine Armprothese für alles? – 3D-Druck als Möglichkeit Prothesen für vielfältige Aktivitäten herzustellen

Personen, die sich dafür entscheiden, eine Prothese zu verwenden, kommen oft zu dem Schluss, dass eine einzige Prothese nicht ausreichend ist, um verschiedenen Aktivitäten nachzugehen. So braucht es bei Sportaktivitäten möglicherweise eine andere Prothese als für den Alltag. Wie zum Beispiel beim Fahrradfahren: Beim Biken benötigt man eine Prothese, die einen guten Halt am Fahrradlenker gewährleistet und auch schmutzig werden darf. Verständlicherweise möchte man zum Biken nicht die teure myoelektrische Prothese verwenden, da diese bei einem Sturz möglicherweise beschädigt werden könnte. Das Beispiel zeigt, dass die bimanuellen Aktivitäten so vielfältig sind, dass eine einzige Prothese nicht ausreichend ist.

Die gegenwärtige Versorgung mit einer personalisierten Prothese ist grundsätzlich sehr teuer. Dies einerseits aufgrund der Komponenten, die verbaut werden und andererseits aufgrund des grossen Arbeitsaufwands. Die Prothese ist eine Einzelanfertigung und insbesondere der Schaft wird für jede Person individuell gestaltet. Die Versicherung übernimmt meist nur die Kosten für die Erstversorgung und gegebenenfalls für eine Ersatzprothese.

Dadurch ergeben sich Einschränkungen für diejenigen Personen, die von einem Hilfsmittel profitieren würden. Erstens werden zusätzliche Hilfsmittel, wie eine Sportprothese, von den Versicherungen häufig nicht übernommen. Zweitens wird vereinzelt im Bereich der Versorgung von Kindern eine herkömmliche Prothese nicht vergütet. Aufgrund des schnellen Wachstums der Kinder und somit der Veränderung des betroffenen Armes, muss der personalisierte Teil einer Prothese oft bereits nach kurzer Zeit erneuert werden. Dies führt zu vergleichbar hohen Kosten im Bereich der Versorgung von Kindern.

Sich selbst eine weitere Prothese zu finanzieren, ist für die meisten Betroffenen aufgrund der hohen Kosten nicht möglich. Eine Lösung für eine mögliche Kostenentlastung stellt hierbei die teilweise automatisierte 3D-Modellierung und 3D-Drucktechnik dar.

Bereits verschiedene Unternehmen sind in der Lage, passiv funktionale Unterarmprothesen aus dem 3D-Drucker herzustellen. Die passiv funktionalen Prothesen verfügen über einen Prothesenschaft und verschiedene Handaufsätze für unterschiedliche Aktivitäten. Diese kostengünstigeren Prothesen können Menschen helfen, die noch gar keine Prothese haben oder die Prothese für andere Aktivitäten, wie zum Beispiel Sport, nutzen möchten (lesen Sie dazu auch den Erfahrungsbericht von Monika: Sportliche Aktivitäten neu erleben).

In meiner Studentenarbeit, die ich im letzten Jahr meines Medizintechnikstudiums an der Hochschule Luzern erarbeiten durfte, habe ich mich mit dem Einsatz von 3D-gedruckten Armprothesen auseinandergesetzt. Zusammen mit dem Schweizer Startup macu4 erstellte und verifizierte ich ein Anforderungsprofil zum Einsatz eines neuen Designs, das im 3D-Druck hergestellt wird. Der Fokus liegt hierbei auf der Verringerung des Arbeitsaufwandes für die Personalisierung des Schafts. Das Thema «Design-Automatisierung» kommt hier zum Einsatz. Dies bedeutet, dass das Design des Prothesenschafts automatisiert erzeugt und als Druckdatei bereitgestellt wird. Hierdurch kann der Schaft deutlich kostengünstiger hergestellt werden.

Auch die Handaufsätze, welche man auf den Prothesenschaft aufsetzen kann, können mit dem 3D-Drucker hergestellt werden. Diese Aufsätze verfügen über ein Standardgewinde, sodass sie möglicherweise auch mit herkömmlichen Schäften der Erstversorgung kombiniert werden können. Dadurch ist es möglich, mit einem Prothesenschaft verschiedene Aktivitäten wie Rudern, Besenwischen, Velofahren oder Ballspielen auszuführen.

Grundsätzlich kann man sagen, dass passiv funktionale Unterarmprothesen aus dem 3D-Drucker insbesondere dann zu einer Kosteneinsparung führen, wenn die personalisierten Komponenten einerseits automatisiert und andererseits im 3D Druck hergestellt werden. Dies begünstigt vor allem die Anwender:innen, weil sie sich dadurch einfacher eine weitere Prothese, beispielsweise für den Sport, selbst finanzieren können.

Neue Versorgungsansätze wie diejenigen von macu4 sind wichtig. Aber auch diese Lösungen haben aktuell noch Verbesserungspotential. Beispielsweise ist die aktuelle Schaftlösung für einige, aber nicht für alle Personen mit einem teils fehlenden Unterarm, die richtige Lösung. Der individuelle Arm des Anwenders ist ausschlaggebend und es muss im konkreten Fall beurteilt werden, ob solch ein Produkt auch zum gewünschten Ergebnis führt (erforderlicher Halt des Schafts auf dem Arm und Tragekomfort).

Obwohl 3D-gedruckte Prothesen noch nicht für alle Stumpfformen geeignet sind, stellen sie durchaus eine vielversprechende Möglichkeit dar, wie in Zukunft betroffene Personen, insbesondere auch Kinder, zu einer weiteren Prothese gelangen können. Damit kann sicherlich eine zusätzliche Verbesserung der Lebensqualität erreicht werden.

Wir danken Jill Scheidegger ganz herzlich für den Fachartikel, den sie im Rahmen ihres Medizintechnikstudiums an der Hochschule Luzern für uns verfasst hat.

Quellen

Botta Orthopädie (o. D.). Prothesen. Aufgerufen von https://www.bottaweb.ch/produkte/armprothesen-beinprothesen-fussprothesen/ (25.01.2022).

Gächter, T. & Hack-Leoni, S. (2019). Ihr Recht als Patient. Rechtliche Rahmenbedingungen für die Kostenübernahme der Prothesenversorgung. Aufgerufen von https://www.ottobock.ch/media/lokale-medien-de_ch/downloads/rechtsbrosch%C3%BCre_1-ch_de-01-201912w.pdf (21.01.2022).

Macu4 (o. D.). Der Schaft. Aufgerufen von https://macu4.com/your-solution/the-shaft/ (29.11.2021).

Scheidegger, J. (2022). Einsatz von 3D-gedruckten Armprothesen. (Industriearbeit). Hochschule Luzern – Technik & Architektur.