OVER: Albert Chi, MD, en traumakirurg på Johns Hopkins Hospital i Baltimore, fremstiller en e-NABLE-hånd. UNDER: Forstørrelse af 3D-stykker af e-NABLE-hånden. Foto venligst udlånt af e-NABLE og Jen Martin Studios.
Anvendelsen af 3D-printning udvikler sig hurtigt inden for en række forskellige industrier, herunder luft- og rumfart, forsvar, bilindustrien og især sundhedssektoren. Samtidig har teknologien bragt produktionsmuligheder ind i kontorer, hjem, klasseværelser, universitetslaboratorier og små virksomheder, hvilket har udløst en tsunami af kreativitet og innovation.
“3D-printing har eksisteret i årtier…. Det nye er, at 3D-printing har nået forbrugervenlige prispunkter og fodaftryk, nye materialer og teknikker gør nye ting mulige, og internettet binder det hele sammen”, hedder det i en rapport fra 2013, 3D Printing and theFuture of Manufacturing, fra Computer Sciences Corporation, Falls Church, Virginia.
3D-printing har også vakt interesse fra O&P-samfundet, hvilket afspejles i forskning, præsentationer på faglige og videnskabelige konferencer, forsknings- og udviklingsinitiativer og nye produkter på markedet. En bølge af nye udviklinger inden for proteser uden for O&P-professionen har imidlertid vakt både interesse og bekymring i O&P-fællesskabet. Selv om denne artikel fokuserer på øvre-benprotese, vil vi også se på nogle nyskabelser inden for ortopædkirurgi og nedre-benprotese.
Underservede befolkningsgrupper får en hjælpende hånd
Historier om gymnasie- og universitetsstuderende, ingeniører, sundhedspersonale og hobbyfolk, der skaber protesestænger til børn med amputationer eller medfødte lemfejl, har vakt opmærksomhed i medierne og tiltrukket offentlighedens nysgerrighed. Interessen for at hjælpe andre konvergerer med en kreativ lidenskab for teknologisk innovation, som får næring fra 3D-printere til overkommelige priser, billige materialer og open source-filer, der kan downloades til udskrivning.Teknologien er også lovende, når det gælder om at opfylde O&P-behovene i forbindelse med humanitære missioner i udviklingslande eller områder, der er hårdt ramt af krig og naturkatastrofer, siger Jeff Erenstone, CPO, Mountain Orthotic and Prosthetic Services, Lake Placid, New York.
En dreng bruger sin e-NABLE-hånd til at cykle.
En frivillig fra e-NABLE samler en 3D-printet protesehånd, mens modtageren ser på. Fotografier venligst udlånt af e-NABLE og Jen Martin Studios.
En af de organisationer, der går forrest, er e-NABLE (www.enablingthefuture.org), der blev grundlagt i 2013 af JonSchull, ph.d., en forsker i Media Arts Games Interaction CreativityCenter ved Rochester Institute ofTechnology. Det verdensomspændende netværk af frivillige vokser hurtigt; Schull anslår, at der nu er omkring 6 300 frivillige, og at det vokser med ca. 1 % om ugen, idet der i øjeblikket leveres enheder til mindst én modtager i omkring 40 lande.
Da børn vokser hurtigt ud af proteser, og da de er aktive og energiske, er de hårde ved deres enheder, er omkostningerne ved at levere traditionelle proteser uoverkommelige for de fleste familier. Børnene må derfor undvære dem. “Og selv når de får traditionelle proteser, afviser de dem ofte”, bemærker Schull.
“Med børn er vi faktisk i en god situation”, fortsætter han. “Seje superdesigns og legetøjslignende funktioner gør dem attraktive for børn, og deres venner er også glade for apparaterne. Så der er både psykosociale og funktionelle fordele.”
“Når man får den til at ligne en robothånd og giver den til en otteårig, bliver han eller hun det mest populære barn i klassen”, tilføjer Erenstone, der er frivillig hos e-NABLE.
E-NABLE: Hvad der er tilgængeligt, hvad der er på vej
De fleste af de enheder, som frivillige fra e-NABLE stiller til rådighed, er delvise hænder, som kræver, at modtageren har et intakt håndled, men transradiale og endda transhumerale enheder er under udvikling eller er under betatest, før de bliver frigivet offentligt. Flere modtagere af hænder og familiemedlemmer betaler det videre ved selv at blive frivillige og lave flere enheder, og nogle modtagere melder sig frivilligt som beta-testere af nye enheder.
På e-NABLE’s websted findes en myoelektrisk protese til personer med transhumerale lemmer, den limbitsløse arm, som er udviklet af et hold studerende ved University of Central Florida (UCF) under ledelse af den ingeniørstuderende Albert Manero. Selv om filerne med åben kildekode kan downloades, og komponenterne og materialerne kan købes hos bredt tilgængelige detailhandlere, kræver designet omfattende elektrisk ekspertise, tid og en mere robust printer, end de fleste frivillige har, påpeger e-NABLE. UCF-holdet har oprettet en nonprofitorganisation, Limbitless Solutions (www.limbitless-solutions.org), som kan levere proteserne for ca. 350 USD i materialeomkostninger.
Sikkerhed, lovgivningsmæssige bekymringer
O&P-fællesskabet har udtrykt bekymring over sikkerheden ved frivilligt designede og printede 3D-enheder, der mangler input fra professionelle proteselæger, og som ikke er blevet godkendt af U.S.A.USA’s Food and Drug Administration (FDA).
American Orthotic & Prosthetic Association (AOPA) udsendte i februar en erklæring, der giver udtryk for disse bekymringer. “Vi er fascineret af de nye 3D-teknologier, der er beskrevet i flere nylige tv-, trykte og webbaserede medierapporter, samtidig med at vi bemærker, at i mange tilfælde involverer den beskrevne pleje tilfælde, der ikke fuldt ud overholder FDA-reglerne og/eller de føderale eller statslige licens- og akkrediteringskrav.” Schull bemærker, at han deler denne bekymring, og at FDA-embedsmænd har støttet e-NABLES arbejde, som det blev udtrykt af FDA-embedsmand Matthew DiPrima under Science in 3D: 2015 Bioinformatics Festival i januar.
AOPA’s erklæring afspejlede også proteselægernes bekymring over unøjagtig rapportering af omkostningerne ved traditionelle proteser i de øvre lemmer.
Ingen fuldgyldige proteser
Måske er der i forbindelse med sikkerheds- og reguleringsbekymringerne en forskel, som medierne og offentligheden ikke forstår så godt, nemlig at de 3D-enheder, der er trykt af frivillige, ifølge producenterne ikke er fuldt funktionelle proteser. Schull er hurtig til at påpege begrænsningerne ved de delhåndsapparater. Som det fremgår af e-NABLE’s hjemmeside, skal de enheder, der er fremstillet på grundlag af deres design, ses som redskaber og ikke som fuldt funktionelle proteser.De hjælper børn med at udføre enkle opgaver som f.eks. at holde en vandflaske, mens de holder en snack i den anden hånd, at bruge to hænder til at cykle eller at fange en bold. På webstedet advares der om, at apparaterne ikke kan holde til mere end et par kilo vægt, og at grebsstyrken ikke er stærk nok til at lege på apsestænger, arbejde med cykelbremser, lave håndstand eller lignende aktiviteter.Frivillige og modtagere informeres om begrænsningerne.
Erenstone nævner, at hans diskussioner med Schull bidrog til at give e-NABLE indsigt i værdien og nødvendigheden af at inddrage professionelt uddannede proteselæger i udviklingen og anvendelsen af apparaterne. Schull er ivrig efter at nå ud til O&P-fællesskabet.Han og Erenstone præsenterede en generel formiddagssession på den seneste AOPA National Assembly om “The Brave New World of 3D Printed Devices” (Den fagre nye verden af 3D-printede enheder): Challenges and Opportunities” sammen med en eftermiddagsworkshop, hvor deltagerne kunne prøve kræfter med 3D-printning. Schull holdt også et indlæg på det internationale selskab for proteser og ortoser (ISPO) Canada Symposium General Session den 2. oktober.
“Vi er ivrige efter at samarbejde med og inkludere fagfolk blandt vores frivillige og blandt vores rådgivere,” siger Schull. “Målet er at udvikle nye muligheder og at skabe nye muligheder for både brugere og fagfolk. Jeg er meget bevidst om, at vi kun kan betjene en meget lille procentdel af de mennesker, der har brug for hjælpemidler, proteser eller ortoser, og at proteselæger og ortoselæger er en vigtig del af sundhedsvæsenets økosystem, når det drejer sig om at afgøre, hvilke tilfælde der har brug for hvilke typer systemer.” Han fortsætter: “Vi vil virkelig gerne arbejde sammen med O&P-fællesskabet; der er plads til alle disse løsninger. Det er ikke vores hensigt at underminere det meget værdifulde erhverv, som gør det, vi gør, muligt og gør det, vi ikke kan gøre.”
Falsk billede for politikere og offentligheden?
En del O&P-klinikere og andre interesserede parter har udtrykt bekymring over det billede, der er skabt af mediedækningen, som synes at sidestille en 3D-printet håndprotese med relativt simpel teknologi og begrænset funktion med funktionen, styrken og holdbarheden af en kompleks, professionelt designet, fremstillet og tilpasset protese til det øvre led, og som desuden i høj grad oppustede omkostningerne ved professionelt fremstillede proteser.
“Som proteselæger føler vi os meget trygge ved sokkelpasning, materialeegenskaber og arbejdet med patienterne”, påpeger Gerry Stark Jr, MSEM, CPO/L, FAAOP, ledende klinisk specialist i øvre lemmer, Otto Bock HealthCare, Austin, Texas. “Alle disse kompetencer er stadig ekstremt værdifulde og relevante med 3D-printning. Grundlæggende kan 3D-printing betragtes som en sofistikeret og ny form for teknologi til støtte for fremstillingsprocessen. Min fornemmelse er, at proteselægen stadig er afgørende for at styre forholdet mellem patient og klient med henblik på at implementere og optimere denne teknologi.” Stark fortsætter: “Det, der bekymrer proteselægerne meget, er, at nogle politiske beslutningstagere går ud fra den fejlagtige antagelse, at amputerede personer kan gå uden om tilpasningsprocessen. Der er en teknologisk naiv forestilling om, at patienterne blot kan få målt og scannet deres restled og få filen sendt til et fremstillingscenter. Patienten ville så få en fuldt funktionsdygtig og holdbar protese langt billigere end ved hjælp af en proteselæge. Der vil dog altid være behov for en uddannet proteserådgiver til at tilpasse og optimere denne nye teknologi.”
Andre proteserådgivere har givet deres mening til kende i offentlige fora, f.eks. på OANDP-L’s listserv. Mange af deres kommentarer kan sammenfattes som: “Folk vil tro, at vi snyder offentligheden.”
En pige bærer den 3D-printede UNYQ-skoliosebøjle med et karakteristisk æstetisk mønster. Foto venligst stillet til rådighed af UNYQ.
William Layman, CPO, BOCO, BOCP, medejer sammen med sin kone Sharon Layman, CFOM, COF, CMF, af Innovative Orthotics & Prosthetics of Louisiana, Kenner, siger: “Der er mange vildledende oplysninger derude om omkostningerne ved traditionelle proteser og om, hvad de kan gøre.”Layman er en fortaler for 3D-printing’s potentiale og har udviklet en 3D-printet benprotese med gode resultater. Layman ejer også Innovative Digital Manufacturing of Louisiana, Kenner, som producerer en lang række 3D-printede produkter.
3D Printing in Education
“Enable Community Foundation er ved at udvikle et lager af data og erfaringer fra dem, der er involveret i den frivillige printproces, og er ved at blive et center for forskning om flere emner”, siger Schull. “Vi ville være glade for at få mulighed for at samarbejde med professionelle proteselæger og ortopædikere.”
Programdirektør Maria Esquelades beskriver e-NABLE Educators’ Exchange og e3STEAM-initiativet: “De giver formelle og uformelle undervisere en chance for at udvikle noget sammen eller udvikle det og dele det med andre, undervise andre og skabe makerspaces.”Forfatterens note: Makerspaces er kreative rum, undertiden kaldethackerspaces eller fablabs, hvor folk samles for at skabe og lære.
En pige modtager sin nye 3D-printede protesehånd af frivillige på konferencen Prosthetists Meet Printers. Foto venligst stillet til rådighed af e-NABLE og Jen Martin Studios.
Den nationale kommission for uddannelse i ortopædisk og proteseudstyr (NCOPE) bemærker i sin rapport om uddannelsestopmødet i 2015: “3D-printing kan i sidste ende tilbyde en bekvem måde at fremstille udstyr på, men en hensigtsmæssig anvendelse af ny teknologi vil afhænge af velkvalificerede praktikere.Sådanne teknologier er muligheder for – og ikke trusler mod – erhvervet.”
Sessioner og præsentationer om 3D-printing er begyndt at dukke op på faglige konferencer, og nogle af de O&P-skoler, der er akkrediteret af NCOPE og Commissionon Accreditation of Allied Health Education Programs (CAAHEP), er ved at tilføje oplysninger om 3D-printing til deres programmer.
Nogle af børnene på Prosthetists Meet Printers-konferencen nød at hjælpe med at lave de 3D-printede hænder. Foto venligst udlånt af e-NABLE og Jen Martin Studios.
Programmet for den 15. ISPO-verdenskongres, der blev afholdt den 22.-25. juni i Lyon, Frankrig, indeholdt denne bemærkning: “Ud over de løbende forbedringer, der ses i P&Apparater … er der i år et nyt udviklingsområde – 3D- eller additiv printteknologi. Disse er ekstremt velegnede til at fremstille personligt tilpassede apparater.”
Prosthetic Design Inc. (PDI), Clayton, Ohio, arbejder sammen med Century College og Baker College om at udvikle en 3D-session for deres O&P-teknikerprogrammer, ifølge Brad Poziembo, LP. “Vi bygger en printer til Baker College; de skal uddanne deres teknikere på printeren.” PDI-printeren kan lave sokler meget hurtigere end traditionel fremstilling og dermed give hurtigere uddannelse, tilføjer han. PDI har med succes udviklet en hård og holdbar 3D-printet protesesokkel til underbensproteser ud fra teknologi udviklet på Northwestern University, siger Poziembos. “Jeg kan scanne og tilpasse patienten på samme dag. De kan gå ud og spise frokost, komme tilbage om halvanden time, og så kan jeg have skinnen klar til dem.”
Ny udvikling inden for proteser og ortoser til underben
I et krydsfelt, hvor æstetik, industrielt design og O&P mødes, viser nogle udviklinger inden for 3D-printede ortoser og proteser til underbensproteser, at 3D-printning kan vise 3D-printingens evne til at fremhæve brugerens individualitet.
I 2012 opkøbte 3D Systems, Rock Hill, South Carolina, 3D Systems, Rock Hill, South Carolina, Bespoke Innovations, San Francisco, der er kendt for sine underlivs-protesebeklædninger, der er skabt af den industrielle designer Scott Summit. UNYQ, San Francisco, samarbejder med 3D Systems om at markedsføre 3D Systems’ protesebeklædninger, seler og afstøbninger.UNYQ samarbejder med Ottobock, Duderstadt, Tyskland, om at levere kosmetiske beklædninger til underbenene fremstillet af forskellige materialer, alt efter brugerens valg. UNYQ lancerer også 3D-printede protesebeslag til øvre lemmer i denne måned.
På ortoseområdet har UNYQ lanceret en begrænset udgave af en 3D-printet skoliose-ortose, der er udviklet af 3D Systems. Skinnebøjlen opnåede et lignende niveau af kurvekorrektion som Boston Brace, men blev i overvejende grad foretrukket af børnene og teenagerne på grund af dens attraktive udseende, ifølge en upubliceret pilotundersøgelse udført på UCSF Benioff Children’s Hospital, Oakland, Californien, af 3D Systems’ team for personlig medicinsk udstyr i samarbejde med James Policy, MD, fra Stanford University og Robert Jensen, CPO, Laurance Orthopedic, Oakland.
Erenstones klient poserer med sin datter og viser Rosie the Riveter-designet på hendes specialfremstillede underlivsbeklædning.Foto venligst stillet til rådighed af Jeff Erenstone.
“Noget, der mangler i vores branche, har været personalisering, og vi har ikke rigtig taget den digitale revolution til os som ,” siger Eythor Bender, administrerende direktør og medstifter af UNYQ. “I løbet af de næste fem år vil 3D-printing ændre vores branche på mange måder. Hos UNYQ arbejder vi sammen med O&P-industrien om at maksimere potentialet.”
Erenstone har startet et nyt firma, Create Prosthetics, Lake Placid, og udviklet nogle proteseovertræk. “Vi har eksklusivt brug af et fleksibelt materiale – ikke som skørt plastik, der knækker, hvis man rammer noget,” forklarer han. “Det er meget mere holdbart og tilpasser sig benet. Vi vil specialisere os ved at lave cool æstetik. Vi havde for nylig en krigsveteran, der ønskede Rosie the Riveter på sin protesebeskytter, så det er det, vi gjorde. Vi kan også lave kødfarvede covers, men det er sjovt at lave covers, der udtrykker interesser.”
Nu og i fremtiden
Og selv om 3D-printing er begyndt at få indflydelse i O&P, synes der på nuværende tidspunkt at være mere fokus på potentialet end på den nuværende anvendelse. “Jeg tror, at det er tæt på, men ikke helt på plads endnu, hvad angår holdbarhed og konkurrencedygtige omkostninger og tid i forhold til traditionelle metoder til fremstilling af strukturelle O&P-enheder”, siger Jim Colvin, direktør for forskning og udvikling, WillowWood, Mt. Sterling, Ohio. WillowWoodhhar undersøgt 3D-printing og arbejder i øjeblikket på et projekt. “Materialer og processer skal forbedres, men jeg tror, at det kun er et spørgsmål om tid, før teknologien udvikler sig så meget, at den er kommercielt anvendelig til almindelige O&P-enheder.”
“Der er nogle begrænsninger ved 3D-printing”, siger Sam Hale, CPO, direktør for proteser, Fillauer CompaniesInc. i Chattanooga, Tennessee. “Der er manglende holdbarhed og strukturel svaghed. Der er måder at styrke materialet på, men det er dyrt. Men vi følger udviklingen og bruger den teknologi, der er til rådighed, når det er muligt.”
“Jeg kan se, at området fortsat vil tage 3D-printing til sig, uanset niveau, for det er helt sikkert kommet for at blive”, siger TracySlemker, CPO/L, FAAOP, præsident og grundlægger af Dayton Artificial Limb, Ohio, og PDI.
“Hvordan vi fremstiller ortosen eller protesen er underordnet i forhold til håndteringen af patientens pleje”, sigerDennis Clark, CPO, formand, Clark& Associates Prosthetics and Orthotics og O&P1, Waterloo, Iowa. “Hver gang vi kommer med en ny måde at måle eller fremstille på, siger folk: ‘De gør det så nemt, at alle kan gøre det.’Alle teknikker inden for fremstilling gør det bare muligt for os at fokusere på vores arbejde, som er at administrere proteser og ortoser med det mål at forbedre funktion, sundhed og livskvalitet for de patienter, vi betjener.”
Miki Fairley er freelance skribent i det sydvestlige Colorado. Hun kan kontaktes via e-mail på .