3 minIm ersten Beitrag dieser Serie haben wir erläutert, was 3D-Druck ist. In diesem neuen Artikel werfen wir einen Blick auf die wissenschaftlichen Fortschritte und Beweise für den Einsatz und die Vorteile des 3D-Drucks im Bereich der Orthetik.
Es hat sich gezeigt, dass 3D-Drucktechniken effizient für die Herstellung von personalisierten Gipsen oder Orthesen für verschiedene Zwecke eingesetzt werden können, z. B. für das Design von orthopädischen Gipsen (Kelly et al., 2015), für das funktionsbewusste Retargeting von Mechanismen (Zhang et al., 2017a) sowie für das Rapid Prototyping (Li und Tanaka, 2018).
Der Forschungsschwerpunkt in diesem Bereich lag insbesondere auf Fuß- und Knöchelorthesen, da hier eine große Menge an Verordnungen und/oder Einnahmen anfällt und ein patientenspezifisches Design erforderlich ist (Jin et al., 2015). Mehrere Studien haben gezeigt, dass FO und AFO in Bezug auf Schmerzen und Gang- und Laufmodifikationen mindestens genauso wirksam sind wie traditionelle maßgefertigte Orthesen (Salles und Gyi, 2013; Creylman et al., 2013; Dombroski et al., 2014; Mo et al., 2019).
Auch wenn die 3D-gedruckten Geräte “nur” genauso effektiv sind wie die traditionellen, haben die wissenschaftlichen Studien gezeigt, dass der Komfort und die Ästhetik dieser 3D-gedruckten Geräte besser sind (Salles et Gyi., 2013; Zhang et al., 2017b; Xu et al., 2019; Mo et al., 2019). Dies ist ein wesentlicher Punkt, wenn man weiß, dass es zwei Hauptgründe für die Nichtverwendung von Hilfsmitteln gibt(Squyer et al., 2013; Yu et al., 2016).
Diese Vorteile werden auf dem traditionellen Weg zur Bewertung von Hilfsmitteln gesehen. Der 3D-Druck bietet jedoch neue Möglichkeiten (z. B. neue Materialien mit besseren Energiespeicher- und Rückgabeeigenschaften), die mit der traditionellen Herstellung nicht oder nur sehr schwer zu realisieren sind (Vasiliauskaite et al., 2019). Der 3D-Druck ermöglicht es also, bei der Herstellung Nachhaltigkeit, Belüftung, Komfort und Gewicht zu berücksichtigen, indem Gittermuster oder Voronoi-Mosaike verwendet werden (Lin et al., 2016; Li und Tanaka, 2018; Zhang et al., 2017b). Der 3D-Druck bietet jedoch noch mehr Flexibilität, denn eine aktuelle Studie hat sich mit der Verformung der Form befasst, während eine andere Studie geteilte Einlegesohlen vorsieht (Rao et al., 2019; Ganesan und Ranganathan, 2018). In der ersten Studie schlagen die Forscher einen Rahmen für die Erstellung von 3D-gedruckten persönlichen Gipsverbänden vor, die konsistent passen und sich an die durch Schwellungen verursachte Formveränderung anpassen und es ermöglichen, während des gesamten Heilungsprozesses einen einzigen Gipsverband zu verwenden, der aus einem flexiblen Schichtdesign besteht. In der zweiten Studie identifizierten die Forscher die anthropometrischen und biomechanischen Parameter, um den Fußbereich in Zonen aufzuteilen, denen unterschiedliche Materialeigenschaften zugeordnet werden können, wenn die 3D-gedruckte Einlegesohle gedruckt wird.
Während diese Anpassungen auf hoher Ebene ein komplexes Design implizieren, kann die Verarbeitung zur Erstellung dieser Designs unter Berücksichtigung all dieser Einschränkungen vollständig automatisiert werden (Paterson, 2013; Ganesan und Ranganathan, 2018; Rao et al., 2019; Savov et al., 2019).
Schließlich kann der 3D-Druck auch die Verwendung von Orthesen in der Rehabilitation verbessern, indem er die Überwachung oder die Implementierung eines aktiven Teils in der Orthese erleichtert, indem er die Orthese leicht macht(Telfer et al., 2014; Hook et al., 2014; Antonelli et al., 2019). So wurden in einigen wissenschaftlichen Studien bereits Temperatursensoren eingebaut, die den Ärzten Rückmeldung über das Verhalten der Patienten geben, oder Inertialmessgeräte (IMU), die den Ärzten und den Patienten Rückmeldung über die Bewegung geben, was bei der Rehabilitation helfen kann. Aktive Orthesen können in einigen Fällen, wie z.B. bei Fußsenkungen, nützlich sein. Diese aktiven Orthesen benötigen Aktoren oder andere technische Verfahren, um sie aktiv zu machen. Die Orthese muss also zu diesem Teil passen und sollte außerdem leicht sein, und der 3D-Druck ist das perfekte Werkzeug, um diese Ziele zu erreichen (Adiputra et al., 2019; Laubscher, 2017; Antonelli et al., 2019).
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