Open-Source-Technologie ermöglicht 3D-gedruckten Operationstisch

Im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts von Western Engineering und der Michigan Tech University ist es gelungen, einen funktionsfähigen 3D-gedruckten OP-Tisch zu einem Bruchteil der üblichen Kosten herzustellen. Die Arbeit wurde in der renommierten Fachzeitschrift PLOS ONE veröffentlicht.

Die Studie könnte erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklungsländer haben, in denen die finanzielle Belastung durch medizinische Geräte ein Hindernis für den allgemeinen Zugang zur Gesundheitsversorgung darstellt. Die Investitionskosten für einen chirurgischen Frakturtisch zum Beispiel betragen in der Regel mehr als 250.000 US-Dollar.

Joshua Pearce

Joshua Pearce, Inhaber des John M. Thompson-Lehrstuhls für Informationstechnologie und Innovation an der Western University, und seine Mitarbeiter an der Western Engineering und der Michigan Tech University nutzten einen Open-Source-Desktop-3D-Drucker und fertigten die erforderlichen Komponenten für den kostengünstigen Operationstisch in etwas mehr als einer Woche Dauerdruck.

Der fertige Operationstisch kostet knapp 4.000 Dollar, was einer Ersparnis von 98,5 Prozent im Vergleich zu handelsüblichen Systemen entspricht. Pearce sagte, dass dies nicht nur die Erschwinglichkeit, sondern auch die Zugänglichkeit radikal verbessert.

“Wir wollen, dass jeder auf der Welt eine kostengünstige medizinische Versorgung erhält, und dies ist ein Schritt auf dem Weg dorthin”, sagte Pearce. “Und wenn wir denjenigen, die finanziell nicht so gut gestellt sind, bei der Anschaffung leistungsfähiger medizinischer Geräte helfen, werden wir auch für uns selbst bessere medizinische Geräte zu niedrigeren Kosten herstellen, so dass wirklich alle davon profitieren”.

Weltweite Verfügbarkeit

Neun der Prioritäten der Weltbank für kosteneffiziente chirurgische Verfahren, die allgemein verfügbar sein sollten, sind orthopädische Verfahren. Dazu gehören die Behandlung von Frakturen, das Anlegen eines externen Fixateurs/der Einsatz von Traktion, Escharotomie/Fasziotomie, traumabedingte Amputationen, die Behebung von Klumpfußdeformitäten, die Drainage septischer Arthritis und das Debridement von Osteomyelitis.

Der offene chirurgische Frakturtisch kann Chirurgen bei einer Vielzahl von orthopädischen Eingriffen, aber auch bei allgemeinen chirurgischen Eingriffen, gynäkologischen Eingriffen und Entbindungen unterstützen. Es werden Materialien verwendet, die weltweit verfügbar sind, und die benötigten Spezialkomponenten können einfach in 3D gedruckt werden.

“Entwürfe können digital weitergegeben und mit digitalen Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck überall auf der Welt nachgebaut werden. Wir stehen erst am Anfang einer dezentralen Fertigungsrevolution”, so Pearce.

“Für die meisten Dinge, die Sie zu Hause haben, von Spielzeug bis zu Küchengeräten, gibt es bereits CAD-Modelle (Computer Aided Design), die Sie herunterladen und mit den richtigen Werkzeugen nachbauen können. Der 3D-Druck eigener Spielzeuge und Geräte ist zwar wirtschaftlich sinnvoll, aber diese Studie geht noch einen Schritt weiter und eröffnet einen Weg zu hochwertigen medizinischen Geräten.”

Engpass in der Gesundheitsfürsorge

Unter anderem wegen der Unerschwinglichkeit von Operationstischen sind Operationen an vielen Orten nur begrenzt möglich. Das Gesundheitspersonal verfügt nicht immer über die nötige Hilfe und Technologie, um selbst einfache Eingriffe durchzuführen. Ein Frakturtisch hilft bei der Positionierung des Patienten während des Eingriffs, so dass das medizinische Personal den Patienten nicht mehr festhalten muss, während der Eingriff durchgeführt wird. Diese vorgeschlagenen, kostengünstigen Operationstische werden dabei helfen. Und das Beste daran, dass sie Open-Source sind, ist, dass sie verbessert und noch kostengünstiger gebaut werden können. Genau das ist die Hoffnung.

“Die Medizintechnik ist absurd teuer. Eine Möglichkeit, die Kosten zu senken, besteht darin, allen Herstellern die Möglichkeit zu geben, diese Geräte zu bauen, sie direkt zu verkaufen und einige der Innovationen, wie z. B. die Verwendung der röntgendurchlässigen 3D-gedruckten Teile, die wir hergestellt haben, in ihre eigenen Designs zu integrieren”, so Pearce. “Dies ist keineswegs die endgültige Frakturtabelle. Ich bin mir sicher, dass jeder anständige Ingenieur ihn noch ein wenig verbessern könnte, und genau dafür ist er gedacht – als Ausgangspunkt, auf dem andere aufbauen können.”

Im Idealfall ist dieser Tisch für Krankenhäuser nützlich, die sich sonst keinen solchen Tisch leisten könnten. Und da das Design des Tisches frei verfügbar ist, kann der Tisch vor Ort gebaut, verwendet und repariert werden. Wenn Chirurgen und andere Mitarbeiter des Gesundheitswesens Bedarf an weiteren Anbauteilen und Modifikationen haben, können sie die Funktionalität des Entwurfs erweitern, indem sie entweder selbst eine Modifikation entwerfen oder beschreiben, was sie gerne in dem Entwurf sehen würden, und andere zu diesen Entwürfen beitragen lassen.

Bessere Ausrüstung

Der Open-Source-Frakturtisch kann in der Höhe von 90 bis 116 cm verstellt und um +/- 15 Grad geneigt werden. Die Beinhöhe reicht von 31 bis 117 cm, die Armstützen und der Fußhalter haben beide einen Bereich von 180 Grad, die Fußtraktion hat einen Bereich von 54 cm, und die Beine können von 55 bis 120 Grad eingestellt werden. Der Open-Source-Operationstisch ist geometrisch flexibel, um eine breite Palette gängiger Operationen zu ermöglichen, hat eine Tragfähigkeit von mehr als 130 kg, ist in den Operationsbereichen röntgendurchlässig und vollständig modular und aufrüstbar.

Der Tisch ist mechanisch verstellbar, so dass er keinen Strom benötigt. Allerdings muss das OP-Personal darin geschult werden, wie es die erforderlichen Einstellungen während der Operation vornehmen kann.

Globale gesundheitliche Ungleichheiten

Dieses ehrgeizige Projekt stammt vom Western Frugal Biomedical Innovation Team, das Wege zur Beseitigung von Ungleichheiten im kanadischen und globalen Gesundheitswesen entwickelt, indem es biomedizinische Geräte entwirft, entwickelt, testet und einsetzt, die den Bedürfnissen der Gemeinschaften entsprechen, in denen sie am dringendsten benötigt werden.

Das Team ist eines von 24 Projekten, die den Wandel herbeiführen und für die im vergangenen Frühjahr Zuschüsse in Höhe von insgesamt 13,3 Millionen Dollar bewilligt wurden. Sie sind Teil eines einzigartigen 20-Millionen-Dollar-Fonds für strategische Prioritäten, den Western im Haushalt des letzten Jahres angekündigt hat, um Schlüsselbereiche des strategischen Plans der Universität Towards Western at 150 zu unterstützen.

Die Autoren der Studie Open Source Surgical Fracture Table for Digitally Distributed Manufacturing sind Pearce, Jennifer Bow, Nicole Gallup und Seyyed Ali Sadat.

Mehr über Western Engineering finden Sie hier, und mehr über die Michigan Tech University finden Sie hier.