Nach Unfällen, bei denen Sehnen beschädigt wurden, ist die Beweglichkeit eines Patienten oft stark eingeschränkt. Besonders Handverletzungen können sich lange hinziehen und nur durch Physiotherapie wieder komplett verheilt werden. Für die Therapie nutzen Experten immer häufiger sogenannte Exoskelette, die über der Hand angebracht werden und gezielt Hand- und Fingerbewegungen unterstützen. Das Fraunhofer IWU entwickelte nun ein Exoskelett, das für jeden Patienten maßgeschneidert angepasst werden kann – Wie? Durch 3D-Drucktechnologien!
Genauer gesagt: innovative Formgedächtnislegierungen, Schrittmotoren und 3D-Drucktechnologien. Dem Team war es wichtig, dass das Skelett perfekt auf der Hand des Patienten anliegt. Das ist einfacher gesagt als getan – jede Hand ist anders und ein Exoskelett, welches nicht komfortabel zu tragen ist, kann eine Rehabilitation sogar negativ beeinflussen. Hier kommen die einzigartigen Eigenschaften der additiven Fertigung ins Spiel. Die Herstellung des Exoskeletts durch 3D-Drucktechnologien erlaubt eine nahezu grenzenlose Individualisierung der Struktur.
Ein Schrittmotor und Drähte unterstützen die Bewegungen der Hand
Die Technologie hinter dem 3D-Druck Exoskelett
Das Team wählte hierfür SLS – bei der Technologie wird ein Bauteil Schicht um Schicht aus Pulver gefertigt, in diesem Fall Kunststoffpulver. Für eine optimale Anpassung wird ein digitaler Scan der Hand des Patienten im Voraus erstellt. Über dieses kann im Anschluss ein parametrisches CAD Modell des Exoskeletts gelegt werden, sodass jegliche Parameter passgenau an die individuellen Maße des 3D-Scans angepasst werden.
Dies erlaubt es Therapeuten eventuelle Anpassungen im Laufe der Rehabilitation vorzunehmen, z.B., wenn es sich bei dem Patienten um ein Kind handelt, welches sich noch im Wachstum befindet. Zudem bestechen die Exoskelette dank des 3D-Drucks bereits mit einem geringen Eigengewicht.
Künstliche Sehnen und mehr
Abseits von Überlegungen zur Anatomie der Apparatur muss auch die Handkraft eines jeden Patienten in Betracht gezogen werden. Jeder Mensch hat eine andere Greifkraft, sodass auch Kraft und Hub des Exoskeletts individuell eingestellt sind. Hier setzen die Forschenden auf einen bidirektionalen Schrittmotor, sowie Drähten aus Formgedächtnislegierungen. Diese agieren als künstliche „Sehnen“, die durch den Schrittmotor präzise gesteuert werden. Wenn gewünscht, können diese Bewegungen auch manuell nachjustiert werden.
Praktisch sieht das Team das Exoskelett vor allem bei Unfällen im Einsatz, die in Sehnenverletzungen endeten. Darüber hinaus könnte die Apparatur bei Schlaganfällen oder Lähmungen für den Genesungsprozess genutzt werden. Hervorzuheben ist zudem die Effektivität des Skeletts im oft hektischen Praxisalltag – Therapeuten haben oft nicht die Zeit, alle Therapieübungen in der ihnen gegebenen Zeit mit dem Patienten auszuüben. Das Exoskelett kann hier Abhilfe schaffen: Die Übungen können durch die automatische Assistenz des Antriebs auch ohne die durchgehende Anwesenheit einer betreuenden Person durchgeführt werden. Mehr Informationen finden Sie HIER.
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*Bildverweise: Fraunhofer IWU