Het gebruik van 3D-printen ontwikkelt zich snel in verschillende industrieën, waaronder ruimtevaart, defensie, auto-industrie en, met name, gezondheidszorg. Tegelijkertijd heeft de technologie productiemogelijkheden gebracht in kantoren, huizen, klaslokalen, universiteitslaboratoria en kleine bedrijven, het ontketenen van een tsunami van creativiteit en innovatie.

“3D-printen bestaat al tientallen jaren…. Wat nieuw is, is dat 3D-printen consumentvriendelijke prijzen en footprints heeft bereikt, dat nieuwe materialen en technieken nieuwe dingen mogelijk maken, en dat het internet het allemaal samenbindt”, aldus een rapport uit 2013, 3D Printing and theFuture of Manufacturing, van Computer Sciences Corporation, Falls Church, Virginia.

3D-printen heeft ook de belangstelling van de O&P-gemeenschap aangewakkerd, wat tot uiting komt in onderzoek, presentaties op professionele en wetenschappelijke conferenties, onderzoeks- en ontwikkelingsinitiatieven en nieuwe producten op de markt. Een golf van nieuwe ontwikkelingen in de prothesiologie buiten het O&P-beroep heeft echter zowel belangstelling als bezorgdheid gewekt bij de O&P-gemeenschap. Hoewel dit artikel zich concentreert op protheses voor de bovenste ledematen, zullen we ook kijken naar enkele innovaties op het gebied van steunzolen en protheses voor de onderste ledematen.

Bevolking zonder hulp krijgt helpende hand

Verhalen over middelbare school- en universiteitsstudenten, ingenieurs, professionals in de gezondheidszorg en hobbyisten die protheses maken voor kinderen met amputaties of aangeboren ledemaatafwijkingen hebben de aandacht van de media getrokken en de nieuwsgierigheid van het publiek gewekt. Aninterest in helping others is converging with a creative passion for technologicalinnovation powered by affordable 3Dprinters, low-cost materials, and opensource, downloadable files for printing.The technology is also promising inmeeting O&P needs for humanitarianmissions in developing countries orareas hit hard by warfare and naturaldisasters, says Jeff Erenstone, CPO,Mountain Orthotic and ProstheticServices, Lake Placid, New York.

Een van de organisaties in de voorhoede is e-NABLE (www.enablingthefuture.org), opgericht in 2013 door JonSchull, PhD, een onderzoekswetenschapper in het Media Arts Games Interaction CreativityCenter aan het Rochester Institute ofTechnology. Het wereldwijde netwerk van vrijwilligers groeit snel; Schull schat dat het er nu ongeveer 6.300 zijn en groeit met ongeveer 1 procent per week, met apparaten die momenteel worden verstrekt aan ten minste één ontvanger in ongeveer 40 landen.

Aangezien kinderen snel uit hun prothesen groeien en, omdat ze actief en energiek zijn, hard op hun apparaten werken, zijn de kosten van het verstrekken van traditionele prothesen voor de meeste gezinnen onbetaalbaar. Dus moeten de kinderen het zonder doen. “En zelfs als ze traditionele prothesen hebben, verwerpen ze die vaak,” merkt Schull op.

“Met kinderen zitten we eigenlijk op een gelukkige plek,” vervolgt hij. “Cool, superherodesigns en speelgoedachtige eigenschappen maken ze aantrekkelijk voor kinderen; hun vriendjes vinden de apparaten ook mooi. Er zijn dus zowel psychosociale als functionele voordelen.”

“Als je het op een robothandje laat lijken en het aan een achtjarige geeft, worden ze het populairste kind van de klas,” voegt Erenstone toe, een vrijwilliger bij e-NABLE.

e-NABLE: wat is beschikbaar, wat komt

De meeste apparaten die vrijwilligers van e-NABLE ter beschikking stellen, zijn gedeeltelijke handen, waarvoor de ontvanger een intacte pols moet hebben; er worden echter transradiale en zelfs transhumerale apparaten ontwikkeld of in bètatests uitgevoerd voordat ze openbaar worden vrijgegeven. Verscheidene ontvangers van handen en familieleden dragen hun steentje bij door zelf vrijwilliger te worden en meer apparaten te maken, en sommige ontvangers stellen zich beschikbaar als betatesters van nieuwe apparaten.

Inbegrepen op de e-NABLE website is een myo-elektrische prothese voor mensen met verschillen in de transhumerale ledematen, deLimbitless arm, gemaakt door een studententeam van de University of Central Florida (UCF) onder leiding van doctorandus in de ingenieurswetenschappen Albert Manero. Hoewel de open-source-bestanden kunnen worden gedownload en de onderdelen en materialen kunnen worden gekocht bij algemeen verkrijgbare detailhandelaars, vereist het ontwerp uitgebreide elektrische expertise, tijd en een robuustere printer dan de meeste vrijwilligers hebben, aldus e-NABLE. Het UCF-team heeft een non-profitorganisatie opgericht, Limbitless Solutions (www.limbitless-solutions.org), die de prothesen kan leveren voor ongeveer $350 aan materiaalkosten.

Zorgen over veiligheid, regelgeving

De O&P-gemeenschap heeft haar bezorgdheid geuit over de veiligheid van door vrijwilligers ontworpen en geprinte 3D-apparaten die de inbreng van professionele prothesisten missen en die niet zijn goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA).US Food and Drug Administration (FDA).

The American Orthotic & ProstheticAssociation (AOPA) heeft in februari een verklaring uitgegeven waarin deze bezorgdheid wordt geuit. “Wij zijn geïntrigeerd door de opkomende 3D-technologieën die in verschillende recente tv-, gedrukte en webgebaseerde mediaberichten worden beschreven, maar merken op dat in veel gevallen de vermelde zorg betrekking heeft op instanties die niet volledig voldoen aan de regels van de FDA en/of de federale of staatsvergunnings- en accreditatievereisten”. Schull merkt op dat hij deze zorg deelt en dat FDA-functionarissen het werk van e-NABLE hebben gesteund, zoals uitgedrukt door FDA-functionaris Matthew DiPrima tijdens het Science in 3D: 2015 BioinformaticsFestival in januari.

De AOPA-verklaring weerspiegelde ook de bezorgdheid van prothesisten over onjuiste rapportage van de kosten van traditionele prothesen voor de bovenste ledematen.

Niet volwaardige prothesen

Misschien gerelateerd aan de bezorgdheid over veiligheid en regelgeving is een onderscheid dat niet goed wordt begrepen door de media en het grote publiek, dat de vrijwillig-geprinte 3D-apparaten niet echt volwaardige prothesen zijn, volgens hun producenten. Schull wijst al snel op de beperkingen van de gedeeltelijke handprothesen. Zoals op de website van e-NABLE wordt vermeld, moeten de apparaten die met de ontwerpen van e-NABLE zijn gemaakt, worden gezien als hulpmiddelen en niet als volledig functionele prothesen. Ze helpen kinderen bij het uitvoeren van eenvoudige taken, zoals het vasthouden van een waterfles terwijl ze een snack in de andere hand houden, het gebruik van twee handen om te fietsen of het vangen van een bal. De website waarschuwt dat de toestellen niet meer dan enkele kilo’s gewicht kunnen dragen en dat de grijpkracht niet sterk genoeg is om op apenstaven te spelen, aan fietsremmen te werken, handstanden te doen of soortgelijke activiteiten uit te voeren. Vrijwilligers en ontvangers worden op de hoogte gebracht van de beperkingen.

Erenstone vermeldt dat zijn gesprekken met Schull e-NABLE meer inzicht hebben gegeven in de waarde en de noodzaak om professioneel opgeleide prothesisten te betrekken bij de ontwikkeling en de toepassing van de hulpmiddelen. Schull wil graag de hand reiken aan de O&P-gemeenschap. Hij en Erenstone presenteerden een algemene ochtendsessie op de recente nationale vergadering van de AOPA over “The Brave New World of 3D Printed Devices: Challenges and Opportunities “samen met een middagworkshop voor de aanwezigen om het 3D-printen zelf uit te proberen. Schull heeft ook een presentatie gegeven op het International Society for Prosthetics and Orthotics (ISPO) Canada SymposiumGeneral Session op 2 oktober.

“We willen graag samenwerken met en professionals opnemen onder onze vrijwilligers, evenals onder onze adviseurs,” zegt Schull. “Het doel is om nieuwe mogelijkheden te ontwikkelen en nieuwe opties te creëren voor zowel gebruikers als professionals. Ik ben me er terdege van bewust dat we maar een heel klein percentage van de mensen die hulpmiddelen, prothesen of orthesen nodig hebben, kunnen helpen. Prothesen en orthopedisten zijn een essentieel onderdeel van het gezondheidszorgsysteem als het erom gaat te bepalen in welke gevallen welk soort systeem nodig is.” Hij vervolgt: “We willen heel graag samenwerken met de O&P-gemeenschap; er is plaats voor al deze oplossingen. Het is niet ons doel om de zeer waardevolle beroepsgroep te ondermijnen die mogelijk maakt wat wij doen en doet wat wij niet kunnen.”

Vals beeld voor beleidsmakers, publiek?

Sommige O&P-klinici en andere belanghebbenden hebben hun bezorgdheid geuit over het beeld dat is ontstaan door berichtgeving in de media, waarin een 3D-geprinte prothesehand met een relatief eenvoudige technologie en beperkte functie lijkt te worden gelijkgesteld aan de functie, sterkte en duurzaamheid van een complexe, professioneel ontworpen, vervaardigde en aangemeten prothese voor de bovenste ledematen, en waarin de kosten van professioneel geleverde prothesen sterk worden opgedreven.

“Als prothesisten voelen we ons zeer vertrouwd met de pasvorm van de koker, materiaaleigenschappen en het werken met patiënten,” zegt Gerry Stark Jr, MSEM, CPO/L, FAAOP, senior klinisch specialist bovenste ledematen, Otto Bock HealthCare, Austin, Texas. “Al deze competenties zijn nog steeds uiterst waardevol en relevant met 3D-printen. In principe kan 3D-printen worden beschouwd als een geavanceerde en nieuwe vorm van technologie om te helpen bij het fabricageproces. Mijn gevoel is dat de prothesist nog steeds van cruciaal belang is bij het managen van deze patiënt-cliëntrelatie om deze technologie te implementeren en te optimaliseren.” Stark vervolgt: “Wat prothesisten grote zorgen baart, is dat sommige beleidsmakers de misleidende aanname maken dat geamputeerden het aanpassingsproces kunnen omzeilen. Er bestaat een technologisch naïef idee dat patiënten hun restledemaat gewoon kunnen laten opmeten, scannen en het bestand naar een productiecentrum kunnen sturen. De patiënt zou dan een volledig functionele en duurzame prothese ontvangen, veel goedkoper dan via een prothesist. Er zal echter altijd een opgeleide prothetische professional beschikbaar moeten zijn om deze nieuwe technologie aan te passen en te optimaliseren.”

Andere prothetische professionals hebben hun mening gegeven op openbare forums, zoals de OANDP-L listserv. Veel van hun opmerkingen kunnen worden samengevat als: “Mensen zullen denken dat we het publiek afzetten.”

William Layman, CPO, BOCO,BOCP, mede-eigenaar met zijn vrouwSharon Layman, CFOM, COF, CMF, van Innovative Orthotics & Prostheticsof Louisiana, Kenner, zegt: “Er is veel misleidende informatie over de kosten van traditionele protheses en in beweringen over wat ze kunnen doen.”Layman is een voorstander van het potentieel van 3D-printen en heeft een 3D-geprint prothesebeen ontwikkeld met goede resultaten. Layman is ook eigenaar van Innovative Digital Manufacturing of Louisiana, Kenner, dat een grote verscheidenheid aan 3D-geprinte producten produceert.

3D Printing in Education

“De Enable Community Foundation ontwikkelt een repository van gegevens en ervaringen die zijn opgedaan door degenen die betrokken zijn bij het vrijwillige printproces en wordt een centrum voor onderzoek naar verschillende onderwerpen,” zegt Schull. “We zouden graag de kans krijgen om samen te werken met professionele prothesisten en orthopedisten.”

Programmadirecteur Maria Esquelades beschrijft de e-NABLE Educators’Exchange en het e3STEAM-initiatief. “Ze geven formele en informele opvoeders een kans om samen iets te ontwikkelen of te ontwikkelen en met anderen te delen, anderen te onderwijzen en makerspaces te creëren.”Makerspaces zijn creatieve ruimtes, ook wel hackerspaces of fablabs genoemd, waar mensen samenkomen om te creëren en te leren.”

De National Commission on Orthotic and Prosthetic Education (NCOPE) merkt in haar verslag over de onderwijstop 2015 op: “3D-printen kan uiteindelijk een handige manier zijn om apparaten te produceren, maar de juiste toepassing van opkomende technologie zal afhangen van goed opgeleide beoefenaars. Dergelijke technologieën zijn kansen voor, geen bedreigingen voor het beroep.”

Sessies en presentaties over 3D-printen beginnen te verschijnen in professionele conferenties, en sommige van de O&P scholen geaccrediteerd door NCOPE en de Commissionon Accreditation of Allied Health Education Programs (CAAHEP) zijn informatie over 3D-printen aan hun programma’s toe te voegen.

In het programma van het 15e ISPO-wereldcongres, dat van 22 tot 25 juni in Lyon (Frankrijk) werd gehouden, stond onder meer het volgende: “Naast de voortdurende verbeteringen die worden waargenomen in de P&apparaten… is er dit jaar een nieuw gebied in ontwikkeling: 3D- of additieve printtechnologieën. Deze zijn uitermate geschikt om persoonlijk aangepaste hulpmiddelen te maken.”

Prosthetic Design Inc. (PDI), Clayton, Ohio, werkt samen met Century College en Baker College aan de ontwikkeling van een 3D-sessie voor hun O&P technicusprogramma’s, aldus Brad Poziembo, LP. “We bouwen een printer voor Baker College; zij zullen hun technici opleiden op de printer.” De PDI-printer kan contactdozen maken die veel sneller zijn dan traditionele fabricage en dus een versnelde opleiding bieden, voegt hij eraan toe. PDI heeft met succes een sterke, duurzame 3D-geprinte onderarmprothese ontwikkeld op basis van technologie die is ontwikkeld aan de Northwestern University, zegt Poziembos. “Ik kan de patiënt op dezelfde dag scannen en passen. Ze kunnen gaan lunchen, na anderhalf uur terugkomen en de koker is klaar.”

Nieuwe ontwikkelingen in prothesen en orthesen voor de onderste ledematen

Op een kruispunt waar esthetiek, industrieel ontwerp en O&P elkaar ontmoeten, laten sommige ontwikkelingen in 3D-geprinte orthesen en prothesehoezen voor de onderste ledematen zien hoe 3D-printing de individualiteit van de gebruiker tot uiting kan brengen.

In 2012 nam 3D Systems, Rock Hill, South Carolina, Bespoke Innovations, San Francisco, over, bekend van onderarmprothesebekledingen gemaakt door industrieel ontwerper ScottSummit. UNYQ, San Francisco, werkt samen met 3D Systems om 3D Systems’ prothetische kuipjes, braces en afgietsels te commercialiseren. UNYQ werkt samen met Ottobock, Duderstadt, Duitsland, om cosmetische kuipjes voor de onderste ledematen te leveren, gemaakt van verschillende materialen afhankelijk van de keuze van de gebruiker. UNYQ is ook het vrijgeven van 3D-geprinte bovenste-ledematen prothese fairings deze maand.

In de orthese rijk, UNYQ heeft gelanceerd een beperkte release van een 3D-geprinte coliosis orthese ontwikkeld door 3D Systems. De brace biedt een vergelijkbare correctie van de kromming als de Boston Brace, maar werd door de kinderen en tieners overwegend geprefereerd vanwege het aantrekkelijke uiterlijk. Dit blijkt uit een ongepubliceerde pilotstudie die werd uitgevoerd in het UCSF Benioff Children’s Hospital in Oakland, Californië, door het team voor gepersonaliseerde medische hulpmiddelen van 3D Systems in samenwerking met James Policy, MD, van Stanford University en Robert Jensen, CPO, Laurance Orthopedic, Oakland.

“Iets dat ontbreekt in onze industrie is personalisatie, en we hebben niet echt de digitale revolutie omarmd zoals ,” zegt UNYQ CEO en medeoprichter Eythor Bender. “In de komende vijf jaar zal 3D printen onze industrie op vele manieren veranderen. Bij UNYQ werken we samen met de O&P industrie om het potentieel te maximaliseren.”

Erenstone heeft een nieuw bedrijf opgericht, Create Prosthetics, Lake Placid, en ontwikkelde een aantal prothetische covers. “We hebben exclusief gebruik van een flexibel materiaal-niet zoals broos plastic dat zal barsten als je ergens tegenaan slaat,” legt hij uit. “Het is veel duurzamer en vormt zich naar het been. We gaan ons specialiseren door coole esthetiek te doen. Onlangs hadden we een oorlogsveteraan die Rosie the Riveter op haar prothesekap wilde, dus dat hebben we gedaan. We kunnen ook covers in vleeskleur maken, maar het is leuk om covers te maken die interesses uitdrukken.”

Nu en de toekomst

Hoewel 3D-printen een impact begint te krijgen in O&P, lijkt de nadruk op dit moment meer te liggen op potentieel dan op huidig gebruik. “Ik denk dat het dichtbij is maar nog niet helemaal daar in termen van duurzaamheid en het zijn kosten concurrerend en tijd concurrerend met traditionele methodes om structurele O&P-apparaten te produceren,” zegt Jim Colvin, directeur van onderzoek en ontwikkeling, WillowWood, Mt. Sterling, Ohio. WillowWood heeft 3D-printing onderzocht en werkt momenteel aan een project. “Materialen en processen moeten verbeteren, maar ik denk dat het slechts een kwestie van tijd is voordat de technologie zover gevorderd is dat ze commercieel levensvatbaar is voor mainstream O&P-apparaten.”

“Er zijn enkele beperkingen in 3D-printen”, zegt Sam Hale, CPO, directeur van protheses, Fillauer Companies Inc., Chattanooga, Tennessee. “Er is een gebrek aan duurzaamheid en structurele zwakte. Er zijn manieren om het materiaal te versterken, maar dat is duur. Maar we kijken naar de ontwikkelingen en gebruiken de technologie die beschikbaar is waar mogelijk.”

“Ik zie dat het veld 3D-printen blijft omarmen, op welk niveau dan ook, want het is zeker een blijvertje”, zegt TracySlemker, CPO/L, FAAOP, president en oprichter van Dayton Artificial Limb, Ohio, en PDI.

“Hoe we de orthese of prothese vervaardigen is ondergeschikt aan het beheer van de zorg voor de patiënt,” zegt Dennis Clark, CPO, president, Clark& Associates Prosthetics and Orthoticsand O&P1, Waterloo, Iowa. “Elke keer als we met een nieuwe manier van meten of produceren komen, zeggen mensen: ‘Ze maken het zo makkelijk dat iedereen het kan.’ Alle fabricagetechnieken stellen ons in staat om ons te concentreren op ons werk, namelijk het beheren van prothetische en orthopedische zorg, met als doel het verbeteren van de functie, de gezondheid en de kwaliteit van leven van de patiënten die we bedienen. Zij is per e-mail te bereiken op .