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Fallstudien zur Medizinbranche

Mithilfe von 3D-Druck können Leben gerettet werden

Ob beim Kampf gegen Diabetes oder bei den „magischen Armen“ der kleinen Emma – Mediziner nutzen 3D-Druck, um Leben zu retten und die Gesundheit zu fördern.

Erfahren Sie, wie engagierte Mediziner mithilfe des 3D-Drucks Innovationen hervorbringen, Schwierigkeiten überwinden und effizienter arbeiten.

Rückseite von WREX

In dem Moment, als Megan Lavelle das Gerät sah, wusste sie, dass es das Leben ihrer Tochter verändern würde. Lavelle ist eine energiegeladene, unaufhaltsame Mutter, deren jüngste Tochter Emma mit Arthrogryposis multiplex congenita (AMC) geboren wurde. Bei einer Konferenz in Philadelphia für AMC-Familien erfuhr Lavelle vom Exoskelett WREX (Wilmington Robotic Exoskeleton), einem Hilfsgerät aus Metallstangen mit Gelenken und Widerstandsbändern. Damit können Kinder mit unterentwickelten Armen spielen, selbständig essen oder ihre Mutter umarmen.

AMC ist eine nicht progressiv verlaufende Erkrankung, die zu steifen Gelenken und sehr unterentwickelten Muskeln führt. Bei Emmas Geburt waren ihre Beine zu ihren Ohren hochgestreckt und ihre Schultern eingewinkelt. „Sie konnte nur ihren Daumen bewegen“, so Lavelle. Die Ärzte operierten Emma sofort und schienten ihre Beine. Die fürsorglichen Eltern nahmen ihr Baby mit nach Hause.

Medizinische Experten prognostizierten, dass Emma aufgrund von AMC niemals ein annähernd normales Leben führen könne. Sie entwickelte sich langsamer als ein durchschnittliches Kind und verbrachte den Großteil ihrer ersten beiden Jahre mit Gipsverbänden oder Operationen. Lavelle sah Emma niemals spielen und mit ihrer Umwelt interagieren, wie dies bei ihrer älteren Tochter der Fall war. Daher fragte sie sich, ob Emmas kognitive Fähigkeit ebenfalls Schaden nehmen würde.

Zum Wachsen bestimmt

Seitenansicht von WREX 1

Aber Emma machte Fortschritte, langsam aber sicher. Als sie größer wurde und sich mit einer Gehhilfe bewegen konnte, war klar, dass ihr Verstand scharf und sie genauso entschlossen war wie ihre Mutter. Mit zwei Jahren konnte sie ihre Arme immer noch nicht heben, aber das kleine kluge Mädchen wollte mehr erreichen. „Es frustrierte sie, wenn sie nicht mit Dingen wie Bauklötzen spielen konnte“, so Lavelle. Und so wurde die Mutter zum Ersatz für Emmas Arme, beim Spielen, Essen oder Zähneputzen.

Dann kam WREX, demonstriert auf einer Konferenz an einem acht Jahre alten AMC-Patienten, der seine Arme hob und in alle Richtungen bewegte. Lavelle traf die Präsentatoren, Tariq Rahman, Ph. D., Head of Pediatric Engineering and Research, und Whitney Sample, Research Designer, beide vom Nemours/Alfred I. duPont Hospital für Kinder in Wilmington, Delaware, USA. Rahman und Sample arbeiteten seit Jahren daran, das Gerät stufenweise zu verkleinern, sodass auch jüngere Patienten davon profitieren konnten. An einem Rollstuhl befestigt eignete sich WREX für Kinder ab sechs Jahren. Emma aber war zwei Jahre alt, sehr klein für ihre Alter und konnte laufen.

In Samples Seminar mit Hilfsmitteln und Spielzeugen schnallte das Team Emmas kleine Arme in ein kleines, aber unbehagliches Versuchsmodell von WREX, das an einer feststehenden Stütze angebracht war. „Sie machte sofort Bewegungen mit ihren Händen und begann zu spielen“, so Sample. Megan brachte Emma Süßigkeiten und Spielzeuge und sah das erste Mal, wie sie ihre Arme zu ihrem Mund bewegte.

Kleine Belohnungen

Whitney und WREX

Damit Emma WREX auch außerhalb der Werkstatt tragen konnte, musste es von Rahman und Sample verkleinert und sein Gewicht reduziert werden. Die Teile wären zu klein und detailreich gewesen, um sie mit dem CNC-System der Werkstatt herzustellen. Aber neben dem Schreibtisch von Sample summte ein 3D-Drucker von Stratasys, der komplexe Gegenstände automatisch aus Computerdesigns fertigen kann – wie ein Tintenstrahldrucker, nur in drei Dimensionen. Sample verwendete ihn oft, um Ideen mit physischen Modellen auszuarbeiten. Also druckte er einen Prototypen von WREX in ABS-Kunststoff. Durch den Unterschied beim Gewicht konnte Sample den WREX in Emmas Größe an einer kleinen Kunststoffweste anbringen.

Es stellte sich heraus, dass das 3D-gedruckte WREX für den täglichen Gebrauch stabil genug war. Emma trägt es zu Hause, in der Vorschule und während der Ergotherapie. Durch die Flexibilität des 3D-Drucks beim Design kann Sample das Hilfsgerät ständig verbessern, indem er Ideen in CAD ausarbeitet und sie am selben Tag fertig stellt.

WREX-Teile 2

Inzwischen verwenden fünfzehn Kinder maßgeschneiderte 3D-gedruckte WREX-Hilfen. „Diese kleinen Patienten“, erläutert Rahman, „profitieren davon wohl mehr als man denkt.“ Eine längerfristige Nichtverwendung der Arme kann gelegentlich zu einer Entwicklungsstörung bei Kindern führen, die das kognitive und emotionale Wachstum beeinträchtigt. Ärzte und Therapeuten beobachten Emma genau, um die Vorteile der frühen Nutzung ihrer Arme zu verstehen.

Emma hat sich schnell mit den Fähigkeiten angefreundet, die WREX in ihr weckte. „Immer wenn sie lebhaft wurde, sind wir nach oben [in die Werkstatt von Sample] gegangen und haben gesagt: Emma, jetzt ziehen wir dir das WREX an. Und sie nannte es ihre magischen Arme“, so Lavelle.

Die Anerkennung des kleinen Mädchens ist eine gebührende Belohnung für ihre entschlossene Mutter und die engagierten Forscher. Sample sagt: „An einem so besonderen Moment für jemanden teilzuhaben, kann einem schon das Herz berühren.“

Weitere Informationen zum Nemours/Alfred I. duPont Hospital für Kinder, wo WREX entwickelt wurde, finden Sie unter Nemours.org.

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