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Fallstudien

Veröffentlicht am 19. Juli 2023

Erstellung von 3D-gedruckten Hilfsmitteln für amputierte Patienten in Sierra Leone

Erfahren Sie, wie 3D Sierra Leone 3D-Scans und 3D-Druck einsetzt, um Hilfsmittel (z. B. Prothesen) zu ermöglichen.

3D-gedruckte Hilfsmittel (z. B. Prothesen) werden in Westafrika immer besser verfügbar und erschwinglicher. Erfahren Sie, wie 3D Sierra Leone 3D-Scanning und 3D-Druck einsetzt, um dies zu ermöglichen.

Name: 3D Sierra Leone, Stiftung 3D-Druck in Entwicklungsländern
Art: Gemeinnützige Organisation
Standort: Masanga, Sierra Leone
Ziel: Herstellung von erschwinglichen, 3D-gedruckten Hilfsmitteln
Bedarf: Moderne, flexible und skalierbare 3D-Lösungen in einem rationalisierten Arbeitsablauf
Lösungen:
- SHINING 3D EinScan-Serie
- Speziell entwickelte 3DMedX-Software
- Ultimaker 3D-Drucker

Eine Reihe von Prothesen, hergestellt von 3D Sierra Leone. Quelle: 3D Sierra Leone

Eine herausfordernde medizinische Landschaft

Es ist eine Tatsache: In den westafrikanischen Ländern herrscht ein gravierender Mangel an medizinischem Personal.

Vor weniger als einem Jahrzehnt veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) alarmierende Statistiken, um diesen "Medical Brain Drain" darzustellen. Im Jahr 2015 gab es in Sierra Leone 136 Ärzte für eine Bevölkerung von über 6 Millionen Menschen - ein niedriges Verhältnis von nur 0,2 Ärzten pro 1.000 Einwohner.

Dieser Mangel an medizinischer Infrastruktur kann zum Teil auf zwei große Hindernisse zurückgeführt werden, mit denen das Land in letzter Zeit konfrontiert war: ein Bürgerkrieg (1991 bis 2001) und ein Ebola-Ausbruch (2014 bis 2016).

Hinzu kommt, dass von den vorhandenen Arbeitskräften mehr als zwei Drittel in städtischen Gebieten praktizieren, so dass die ländlichen Gemeinden noch stärker von der Gesundheitsversorgung abgeschnitten sind. Doch sowohl die Stadt- als auch die Landbewohner benötigen dringend medizinische Hilfe.

Insbesondere Amputationen sind aufgrund einer Kombination von Faktoren wie Infektionen, komplexen Wunden, Verkehrsunfällen und übermäßig langen Wartezeiten für Konsultationen häufig.

Mariatsu verlor ihre Hand während des Bürgerkriegs vor etwa 25 Jahren. Früher versteckte sie ihren Stumpf den ganzen Tag unter ihrer Kleidung, schämte sich und fühlte sich unsicher. Jetzt trägt sie stolz ihre ästhetische Prothese, die ihr auch hilft, ihre täglichen Aktivitäten besser zu bewältigen. Quelle und Bildnachweis: 3D Sierra Leone

3D Sierra Leone und die Stiftung 3D-Druck in Entwicklungsländern

In diesem Zusammenhang gründete eine niederländische Forschungsgruppe das Projekt 3D Sierra Leone und in der Folge die Stiftung 3D-Druck in Entwicklungsländern. Das Projekt befasst sich hauptsächlich mit der Entwicklung und Herstellung von erschwinglichen Prothesen. Einer der Gründer der Organisation, Ph.D. Merel Van der Stelt, erklärt:

"Nur sehr wenige Menschen in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen haben Zugang zu qualifizierten und erschwinglichen Prothesen. (...) Unser Ziel ist es, kostengünstige, maßgeschneiderte 3D-gedruckte Prothesen anzubieten und einen kompletten Arbeitsablauf für lokale Mitarbeiter mit 3D-Scannern und KI-basierter Software bereitzustellen."

Indem die Gruppe ihr Wissen über moderne Technologien weitergibt, befähigt sie die Mitarbeiter vor Ort allmählich, unabhängig zu arbeiten und ihre Reichweite auf noch mehr Menschen in Sierra Leone auszuweiten.

Das Team von 3D Sierra Leone hat einige Ausschnitte seiner inspirierenden Arbeit in einem Kurzfilm (unten eingebettet) gezeigt, der beim Filmfestival "Gesundheit für alle 2022" der WHO mit einem Sonderpreis ausgezeichnet wurde.

3D-gedruckte Hilfsmittel durch 3D-Scannen und KI

3D Sierra Leone richtete sein Labor 2018 im Masanga-Krankenhaus ein, um sein Ziel zu verfolgen, Amputierten vor Ort kostengünstige Prothesen zur Verfügung zu stellen. Um dieses Ziel zu erreichen, nutzt das Team 3D-Scans, CAD-Software und 3D-Druck.

3D-Scannen der Patienten

Der erste wichtige Schritt in diesem Prozess besteht darin, den Stumpf des Patienten in 3D zu erfassen. Zu diesem Zweck begann 3D Sierra Leone mit einem SHINING 3D EinScan Pro 3D-Scanner .

Dieser wurde ihnen zu Beginn von MakerPoint, einem niederländischen 3D-Technologielieferanten und SHINING 3D-Partner, geliehen.

Im Jahr 2019 spendete SHINING 3D dann einen EinScan Pro 2X Plus 3D-Scanner an das Labor. Das Unternehmen spendete auch einen EinScan H und einen Einstar in den folgenden Jahren. Diese einfach zu bedienenden, tragbaren Lösungen ermöglichen ein schmerzfreies, berührungsloses 3D-Scannen rund um die Gliedmaßen des Patienten.

Außerdem sind die 3D-Scanner in der Lage, Daten schnell zu erfassen und zu verarbeiten. Laut einer Kohortenstudie von 3D Sierra Leone dauert der gesamte Prozess nur etwa 15 Minuten, einschließlich der Vorbereitung des Scanners und der klinischen Inspektion des Stumpfes (die vollständige Studie können Sie hier lesen).

Mitarbeiter von 3D Sierra Leone verwenden den Einstar zur Erfassung von 3D-Daten an einem abgelegenen Ort. Quelle: Merel Van der Stelt

Ein weiterer großer Vorteil der EinScan 3D-Scanner von SHINING 3D ist ihre Tragbarkeit. Das 3D-Team in Sierra Leone kann sie mit ins Feld nehmen, egal wie weit sie vom Labor entfernt sind. Alles, was sie brauchen, ist eine tragbare Batterie, um den Scanner und den Laptop mit Strom zu versorgen, und sie können die Daten zurück ins Labor bringen.

CAD-Konstruktion mit künstlicher Intelligenz

Sobald die 3D-Daten fertig sind, kann das Personal mit 3DMedX konstruieren. Dabei handelt es sich um eine maßgeschneiderte medizinische CAD-Lösung, die vom Team des 3D-Labors am Medizinischen Zentrum der Radboud-Universität entwickelt wurde.

Heute ist in die Software ein halbautomatischer Arbeitsablauf für Unterschenkelprothesen integriert. Sie ermöglicht es dem Team, einen Prothesenschaft in nur 2 Minuten zu entwerfen. Der Schlüssel zu diesem Durchbruch ist ein KI-basierter Algorithmus, der Daten eines niederländischen Prothesenherstellers verwendet. Dadurch kann 3DMedX die Form des Prothesenschaftes auf der Grundlage früherer Fälle und Patienten vorhersagen.

Teammitglieder von 3D Sierra Leone verwenden die 3DMedX-Software zur Herstellung einer Unterschenkelprothese. Quelle: Merel Van der Stelt

Die Lösung beschleunigt nicht nur die Prozesse des aktuellen Teams, sondern erleichtert auch die Einarbeitung und Schulung neuer Mitarbeiter, unabhängig von deren IT- oder Prothesenkenntnissen.

"Die Mitarbeiter vor Ort können derzeit selbstständig mit dem 3D-Scanner arbeiten und auch die Prothesen mit unserer neu entwickelten Software selbst entwerfen. Sie müssen zwar noch geschult werden, aber das meiste können sie selbständig tun", erklärt Merel.

Darüber hinaus bietet SHINING 3D Unterstützung bei der Integration der Software des EinScan H direkt in 3DMedX. Lokale Orthopädietechniker werden bald in der Lage sein, eine einfache Software für die Herstellung einer Prothese zu verwenden, anstatt mehrere verschiedene Programme.

3D-Druck der Entwürfe

Nach dem Designprozess sendet 3D Sierra Leone die Datei an einen seiner 3D-Drucker, die vom niederländischen 3D-Druckerhersteller Ultimaker gespendet wurden. Die Drucker verwenden die Fused Filament Fabrication (FFF)-Technologie, bei der ein Kunststoffstrang durch eine Düse geschmolzen wird, um Objekte in 3D zu erstellen.

Das 3D-Drucklabor von 3D Sierra Leone mit zwei Ultimaker 3D-Druckern und dem EinScan Pro 2X Plus. Quelle: 3D Sierra Leone

Es handelt sich um ein kosteneffizientes 3D-Druckverfahren , das die Herstellung von Prothesen in etwa 12 bis 14 Stunden ermöglicht. Unter Berücksichtigung des gesamten Prozesses und der damit verbundenen Kosten (z. B. Gehälter, Nebenkosten) kostet das Team etwa 100 Euro pro Gerät.

Für die Patienten beträgt der Endpreis jedoch nur etwa 15 Euro. Das ist ein wahrer Segen in einem Land, in dem das Durchschnittseinkommen kaum über 40 Dollar pro Monat liegt.

Fazit

Das Team von 3D Sierra Leone hat bei seinem Ziel, erschwingliche, in 3D gedruckte Hilfsmittel bereitzustellen, fantastische Fortschritte gemacht. Sie verbinden 3D-Scannen und 3D-Drucken mit intuitiven Softwarelösungen, um einen schnellen und leicht zu erlernenden Prozess zu ermöglichen.

3D Sierra Leone ist auf dem besten Weg, seine Aktivitäten weiter auszubauen und noch mehr Patienten zu helfen. Es ist zu hoffen, dass das Projekt auch auf andere Entwicklungsländer ausgedehnt werden kann, die maßgeschneiderte Hilfsmittel zu geringen Kosten benötigen.

Wir freuen uns, dass unsere gespendeten 3D-Scanner für ein so wirkungsvolles Projekt eingesetzt werden und freuen uns auf eine langfristige Zusammenarbeit. Wenn Sie oder Ihre gemeinnützige Organisation ebenfalls mit 3D-Scanning arbeiten möchten, wenden Sie sich bitte an uns, um zu erfahren, wie wir Ihnen helfen können.