Sensorgesteuertes Werkzeug für passgenauere Schäfte von Beinprothesen
Für Prothesen der unteren Gliedmaßen muss vor allem das individuelle anatomische Profil des Beinstumpfs berücksichtigt werden. Diese Anpassung ist normalerweise ein sehr subjektiver und zeitraubender Prozess, auch ist er abhängig von den Fähigkeiten und dem Fingerspitzengefühl des Prothetikers. Effizientes Design eines maßgeschneiderten Schafts für optimale Bewegungsabläufe Das EU-finanzierte Projekt SocketMaster(öffnet in neuem Fenster) entwickelte zunächst Mikrosensoren zur Messung von Druck, Reibung und Temperatur an der Grenzfläche zwischen Stumpf und Schaft unter statischen und dynamischen Bedingungen. Eine spezifische Firmware für die Datenerfassung verwaltet die Datenkommunikation der Sensoren mit den einzelnen Modulen. ImZentralrechner sind Stumpf und die auf das Gewicht des Patienten eingestellte Auflagefläche untergebracht, zusammen mit Anpassungsmöglichkeiten und Abläufen für das An- und Ablegen der Prothese. „Für das optimale Design des Schafts werden in Gehtestsimulationen Daten zum Druck-, Reibungs- und Auflageverhalten erfasst“, erklärt Projektkoordinator Dr. Jianxin Gao von TWI Ltd, und fährt fort: „Das Design des Schafts kann nach den Aktivitätstests in nur zwei Stunden abgeschlossen sein. Mit den digitalen 3D-Daten erfolgt dann die individuelle Fertigung auf einer Rapid-Prototyping-Maschine.“ Schließlich kann über eine benutzerfreundliche Schnittstelle im System navigiert und die Datenbank verwaltet werden. Hürden bei der Entwicklung Das System SocketMaster wurde mit sechs Oberschenkelamputierten getestet. Dabei bestätigten die Teilnehmer der klinischen Studien, dass das System einfach und sicher ist, dass keine Ermüdung auftritt und die Polsterung am Bein nicht stört. „Während der Tests und Auswertungsphase zeigten sich Schwachstellen bei der Anpassung der Sensorauflagen an die jeweilige Form des Stumpfes, und bei mehreren der Sensoren kam es zu störenden Interferenzen“, beschreibt Dr. Gao die Probleme. „Außerdem führte eine unerwartete Schiefstellung der Auflagfläche dazu, dass die Kommunikation zwischen einzelnen Modulen wegen beschädigter Kabel abbrach.“ Die Fehlfunktionen ließen sich durch Anziehen der Schrauben beheben, obwohl das System nur in stehender Position getestet und die defekten Komponenten ersetzt werden konnten. „Schließlich gerieten wir in Zeitverzug und konnten das System während des Projekts nicht noch an weiteren Patienten testen“, sagt Dr. Gao. Markteinführung und künftige Pläne für den SocketMaster Das Team legte einen umfassenden Geschäftsplan für eine zweijährige Schnellweg zur Innovation (Fast Track to Innovation, FTI)für SocketMaster-2 ab 2019 vor. Ist dieser erfolgreich, setzt das Konsortium die kommerzielle Entwicklung der Technik fort, sodass sie zwei Jahre später von einem gemeinsamen Unternehmen auf den Markt gebracht werden kann. Interesse an der Technologie wurde bereits vom nationalen Gesundheitssystem und dem Militär des Vereinigten Königreichs bekundet. Wird der FTI nicht genehmigt, werden die Partner selbst in Systemverbesserungen und die Durchführung künftiger klinischer Studien investieren. „Sobald weitere Ergebnisse aus klinischen Studien vorliegen, können wir auch Risikokapitalgeber ansprechen, um den Investitionsbedarf zu decken“, betont Dr. Gao. „Obwohl eine Kommerzialisierung des Systems noch weit vor uns liegt, demonstrierte SocketMaster, dass sich ein Schaft in wenigen Stunden konstruieren lässt, wenn die unterschiedliche Tragfähigkeit der einzelnen Segmente des Stumpfes zumindest in stehender Position berücksichtigt wird“, fasst Dr. Gao zusammen. Den Ablauf der Projektarbeit zeigt das Bit.ly/2Svf5JJ (Projektvideo).
