Forschungsteams an der FH Kärnten optimieren 3-D-Druck-Verfahren und modernste Sensortechnologien für den Einsatz an Armen und Beinen. Orthopädische Hilfsmittel werden individuell an den Menschen angepasst.
Den Arm und die Hand nach einem Unfall, nach einer Operation oder nach einem Schlaganfall wieder richtig bewegen können – der Weg dorthin ist für viele Patienten lang und beschwerlich. Forschungsteams an der Fachhochschule Kärnten wollen Betroffene beim Zurück in die Normalität unterstützen: Sie entwickeln eine Hightech-Orthese (orthopädisches Hilfsmittel) aus dem 3-D-Drucker, die auf die individuellen Bedürfnisse und auf die persönliche Therapie der Menschen abgestimmt werden kann.
Ziel des Projekts, das von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt wird, sei es, den Komfort im Vergleich zu herkömmlichen Orthesen zu erhöhen und die Rehabilitation zu optimieren, sagt Mathias Brandstötter, Professor für Robotik an der FH Kärnten und Leiter des dort angesiedelten Research Center for Additive Manufacturing and Intelligent Robotics and Engineering („Admire“). Eine Arm- bzw. Handorthese ist ein handschuhähnlicher medizinischer Behelf, der am Unterarm, am Handrücken und an den Fingern fixiert wird, und der die Patienten bei therapeutischen Übungen zur Wiedererlangung der Bewegungsfreiheit im Arm- und Handbereich, etwa beim Beugen und Strecken, unterstützt.
Ohne Schmerzen, ohne Druck
„Das Besondere an unserer Entwicklung ist zum einen der modulare Aufbau“, erklärt Brandstötter. „Während übliche Orthesen aus einem Stück gefertigt sind, können wir spezifischer auf die Hilfestellungserfordernisse des Betroffenen eingehen. Der Therapeut entscheidet zum Beispiel, welche Winkel beim Bewegen des Handgelenks freigegeben werden, und wir stellen die entsprechenden Module her.“ Die Fertigung mit dem 3-D-Drucker erlaube zum anderen eine perfekte Anpassung: „Um einen optimalen Tragekomfort zu gewährleisten, müssen manche Stellen aus festeren Materialien bestehen, andere Teile müssen nachgeben können. Beim 3-D-Druck haben wir die Möglichkeit, in einem einzigen Fertigungsvorgang mehrere Materialien gleichzeitig zu verarbeiten und auch Gitterstrukturen zu verwenden, die bei gleicher Elastizität leichter und damit bequemer zu tragen sind als Vollmaterial.“ Der Einsatz von Sensoren an der Orthese dient zur Sicherstellung der Schmerzfreiheit und zum Monitoring der Therapie.
In einem weiteren von der FFG geförderten Projekt entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Beinprothesen, die mit einem sensorbestückten Liner ausgestattet sind. Ein Liner ist das Verbindungsstück zwischen Prothese und Körper. „Langfristiges Ziel ist es, dass jede Prothese anhand eines digitalen Abbilds des Patienten von einer speziellen Software selbstständig designt und dann ausgedruckt wird“, sagt Brandstötter. Dieser Vorgang sei gegenüber herkömmlichen Fertigungsprozessen schneller sowie kostengünstiger und ermögliche eine individuellere Anpassung.
Brandstötter: „Die Technologien dafür haben wir. Unser Fokus liegt darüber hinaus vor allem darin, in Zusammenarbeit mit unserem Unternehmenspartner Silicon Austria Labs Sensoren in die Prothese zu integrieren, die an den Kontaktstellen zwischen Haut und Prothese u. a. die Schweißbildung sowie die einwirkenden Kräfte messen, um schmerzhafte Druckstellen und in weiterer Folge Entzündungen zu vermeiden. Wir suchen auch nach Möglichkeiten, die Durchblutung mittels Sensoren zu überwachen, um Gewebsschädigungen zu verhindern.“
In Zahlen
50.000 Euro kann eine Hightechprothese kosten. Einfachere Modelle sind nicht so teuer, die Krankenkassen zahlen mit.
30.000 Menschen in Österreich leben mit Prothesen. Am häufigsten sind Beinprothesen.