3D-Scantechnologie von Artec 3D unterstützt armenische Kriegsopfer bei der Spezialanfertigung von Prothesen

Erfassung von 3D-Daten von Patienten zur Erstellung individueller Prothesenschilde.

Neue Technologie für nachhaltige Lösungen

Artyom faltet seine Hände vor sich, während er spricht – die Geste wirkt ganz natürlich, wie bei jedem anderen Menschen auch. Die Art und Weise, wie wir unsere Hände bewegen, ist für die meisten ein wesentlicher Teil der nonverbalen Kommunikation. Für Artyom, einen jungen Mann, der bei einem Unfall beide Hände verlor, ist das nicht anders.

„Vor meinem Unfall im Jahr 2003 war ich Fußballspieler”, sagt Artyom. „Ich war Torhüter. Aber danach konnte ich meinen Beruf nicht mehr ausüben, da ich meine oberen Gliedmaßen verloren hatte. Doch die Liebe zu meinem Sport ist nicht erloschen – ich liebe Fußball immer noch, schaue ihn mir an und spiele ihn. Also dachte ich, dass ich vielleicht Trainer werden könnte.“

Artyom, der inzwischen zwei Frauenmannschaften trainiert, hat nun einen neuen Traum: einwandfreie Armprothesen, die passen, bequem sind und funktionieren. Und er ist mit diesem Traum nicht alleine: Da es in Armenien überdurchschnittlich viele Amputierte gibt, der Zugang zu einer hochwertigen Gesundheitsversorgung eingeschränkt ist und viele in ärmlichen Verhältnissen leben, gibt es zahlreiche Menschen, die mit unzulänglichen Lösungen für Prothesen leben müssen.

Artyom (rechts) wird ein Prototyp einer neuen Prothese gezeigt.

„Die Situation in Armenien war so, dass sich niemand sonderlich um Prothesen für die oberen Gliedmaßen kümmerte”, sagt Hajk Bagradjans, Mitbegründer und Geschäftsführer von oqni, einer in Armenien ansässigen NRO. „Und obwohl es einige Unternehmen gibt, die mit Unterstützung des Sozialministeriums Prothesen aus dem Ausland importieren, ist der Prozess sehr bürokratisch. Selbst wenn man die Prothese bekommt, ist sie nach zwei bis drei Wochen kaputt – man sieht die Haut.“

Diese Herausforderung war der Auslöser für die Gründung von oqni, einer Organisation von Mitgliedern der armenischen Diaspora, die sich zusammengeschlossen haben, um Verbesserungen und langfristige Lösungen für ihre Gemeinschaft zu entwickeln.

„In Folge militärischer Eskalationen, eines Erdbebens im Jahr 1989, einer hohen Zahl von Verkehrsunfällen und Diabetes gibt es in Armenien eine überproportional hohe Zahl von Amputierten.“

„Oqni wurde als Folge des Krieges in Armenien im Jahr 2020 gegründet”, erklärt Bagradjans. „Aufgrund des Krieges gab es viele junge Menschen, die vor allem in ländlichen Gebieten mit dem Problem konfrontiert waren, keinen Zugang zu Prothesen zu haben und keine auf sie zugeschnittenen Prothesen zu erhalten – etwas, womit sie sich wohl und sicher fühlen könnten.“

Artec Eva wird zur Erfassung von Patientendaten für den Bau maßgeschneiderter Prothesenschilde verwendet.

Doch in Armenien geht das Problem über die Kriegsopfer hinaus – Oqni sagt, dass es im ganzen Land ohnehin eine unverhältnismäßig hohe Zahl von Amputierten gibt. Viele davon sind auf Diabetes, auf eine hohe Anzahl an Verkehrsunfällen, auf ein Erdbeben im Jahr 1989 und auf weitere militärische Eskalationen zurückzuführen.

„Nach dem Erdbeben kamen viele ausländische Unternehmen und Entwicklungshelfer und bildeten die Menschen in der Prothetik aus. Aber in den letzten 30 Jahren hat sich hier wenig weiter entwickelt”, sagt Bagradjans. „Sie wenden also immer noch die alten Methoden an, aber sie haben auch ein großes Interesse daran, neue Technologien kennenzulernen.“

Eine Lösung finden

Die Geschichte, wie die neuen Technologien ins Spiel kamen, reicht allerdings noch weiter zurück als unsere. Im Jahr 2020 nämlich, als die Covid-19-Pandemie in Paris besonders stark wütete, setzte der französische Chirurg Dr. Roman Khonsari einen handgeführten Artec Scanner ein – für die Qualitätskontrolle von 3D-gedruckten medizinischen Artikeln, die sehr gefragt und nach kurzer Zeit nicht mehr verfügbar waren.

Dr. Khonsari, der selbst zur armenischen Diaspora gehört, empfahl seinen Kollegen die Artec Technologie, als diese die Idee hatten, eine NRO zu gründen.

„Dr. Khonsari und ich arbeiten derzeit an einem humanitären Projekt, um 3D-Technologie nach Armenien zu bringen und dort Prothesen zu bauen”, heißt es in einer E-Mail von oqni-Mitglied Sassoun Kelechian an Artec 3D. „Wir würden gerne über den Einsatz von Artec 3D-Scannern für dieses Projekt sprechen.“

Zusammen mit der Entwicklung des Plans zur Integration der 3D-Technologie entwickelte sich auch das Team weiter.

„In unserem wachsenden Team gibt es alle möglichen Spezialisten, von Psychologen über Ingenieure und Physiotherapeuten bis hin zu Geschäftsleuten”, so Bagradjans. „Wir haben in unseren Reihen jetzt zahlreiche Experten aus Deutschland, Frankreich, den USA, Armenien – sprich aus der ganzen Welt. Und ich denke, das ist etwas, das uns wirklich bereichert und es uns ermöglicht, in dem, was wir tun, immer besser zu werden.“

Das Teams von Artec und oqni bei einem Besuch im Orthesen- und Prothesenzentrum Ortez.

Für das Scannen von Körperteilen, mit einem besonderen Augenmerk auf Genauigkeit und Nutzerfreundlichkeit, war Artec Eva die ideale Wahl. Als Flaggschiff-Scanner von Artec 3D eignet sich Artec Eva hervorragend zum Scannen mittelgroßer Objekte. Der leichte und einfach zu manövrierende 3D-Scanner mit strukturiertem Licht garantiert die schnelle Erstellung von texturierten und genauen 3D-Modellen. Eva scannt zudem sehr schnell – ein wichtiger Aspekt bei der Arbeit mit Objekten oder Oberflächen, die sich bewegen können, wie zum Beispiel Menschen. Eva liefert präzise Messungen in hoher Auflösung.

In diesem Fall ging es also um die Produktion von Sonderanfertigungen: Prothesenabdeckungen.

„Diese sind im Wesentlichen eine ästhetische und schützende Hülle für Ihre Prothese”, erklärt Bagradjans. „Anstatt also mit einem Rohr herumzulaufen, aus dem nur ein Metallstab heraushängt, oder eine Schaumkonstruktion zu haben – die in der Regel sehr unbequem, wenig hygienisch und überhaupt nicht auf die Größe des anderen Beins abgestimmt ist – bestehen unsere Lösungen in Prothesenüberzügen, die in Kombination mit 3D-Scantechnologie eine sehr individuelle Lösung bieten. Diese entspricht nicht nur der Größe und den Abmessungen ihres gesunden Beins oder ihrer Körperform, sondern ermöglicht es uns dank 3D-Druck auch, jedwede Größen, Designvarianten oder unterschiedliche Präferenzen zu berücksichtigen.“

Bevor Eva eingeführt wurde, war der Arbeitsablauf weitaus zeitaufwändiger.

„Das Scannen mit Eva ermöglicht es uns, wirklich die gesamte Form des gesunden Beins zu integrieren und sehr symmetrisch zu gestalten.“

„Der 3D-Scanner Eva war ein echter Wendepunkt für uns”, so Bagradjans. „Vorher mussten wir alles manuell machen. Wenn wir Prothesenabdeckungen anfertigten, mussten wir sämtliche Maße manuell nehmen, was zwar auch gut ist, aber keine hohe Genauigkeit ermöglicht.“

Nach Gesprächen mit Patienten stellte das oqni-Team mehrere Dinge fest: Erstens besteht einer der wichtigsten Faktoren für eine gute Prothese darin, dass die Prothesenhülle die Maße und die Form des anderen Beins nachbildet. „Für die Patienten war es sehr wichtig, dass sie, wenn sie eine Hose tragen, den Unterschied äußerlich nicht mehr erkennen können”, so Bagradjans. Auch beim Tragen von Shorts sollte die Symmetrie zwischen beiden Beinen erhalten bleiben.

„Ohne Eva hätten wir auf eine eher rudimentäre Art und Weise manuell verschiedene Größen genommen und dann versucht, diese anzupassen”, erklärt er. „Doch die 3D-Scanner ermöglichen uns eine viel höhere Genauigkeit – sie erlauben es uns, die gesamte Form des gesunden Beins zu integrieren und sehr symmetrisch zu gestalten.“

Und so funktioniert es: Der Patient wird zunächst zu einem Treffen mit dem oqni-Team eingeladen – bei ihm zu Hause, im Büro oder wo immer es ihm am geeignetsten ist. Dank der Mobilität des Scanners ist das problemlos möglich. Dann lernt das Team den Patienten ein wenig kennen - nicht nur dessen Amputationsgeschichte, sondern auch, welche Farben er mag oder welche Designs er bevorzugt.

„Wir hatten zum Beispiel einen Patienten, der sich sehr für die Gothic-Kultur interessierte, und wir sagten: Alles klar, wir werden wahrscheinlich einen Totenkopf auf die Abdeckung setzen. Es geht also wirklich darum, zu verstehen, wer der Patient ist”, erzählt Bagradjans.

Dann beginnt der Scanvorgang. Der Patient steht in der Mitte des Raums, und in einem Scan werden sowohl das gesunde als auch das amputierte Bein erfasst. Im Falle eines Doppelamputierten werden beide amputierten Beine gescannt.

Sowohl das Prothesenbein als auch das Originalbein werden zur vollständigen Datenerfassung gescannt.

Der durchschnittliche Scan dauert nicht länger als eine Minute. Doch in manchen Fällen, etwa wenn ein Patient es nicht gewohnt ist, zu stehen oder still zu halten, kann es bis zu fünf Minuten dauern.

Als nächstes werden die Scandaten verarbeitet. Dazu wird in Artec Studio die Spiegelungs-Funktion verwendet, mit der das gesunde Bein auf das Prothesenbein gespiegelt wird. „So erhalten wir die genauesten Maße und können besser verstehen, wie wir eine Prothesenabdeckung erstellen können und welche Form diese haben sollte. Zum Beispiel muss die Prothesenabdeckung Beschläge haben, mit denen die Abdeckung genau auf das Metallrohr passt. Am Ende haben wir also die exakten Maße und wissen genau, wo der Befestigungsmechanismus sein sollte.“

Eine weitere Neuerung für das Team ist Artec Cloud. „Es geht um die Dezentralisierung der Prothetik und eine schnelle Durchlässigkeit zur Reha”, sagte Bagradjans, „Und Artec Cloud ist ein wichtiger Teil dieser Struktur.“

Die Arbeit mit Artec Cloud ermöglicht es Teammitgliedern oder Partnern in weiter entfernten Regionen einen Patienten zu scannen und schnelle Rückmeldung zu erhalten. „Jemand, der erst kürzlich gelernt hat, wie man scannt, oder mit der Technologie nicht sehr vertraut ist, kann nun einfach scannen und das Ergebnis in der Cloud teilen. Und wir können sofort Feedback geben.“

Sobald die Datenerfassung abgeschlossen ist, beginnt die 3D-Modellierung der Abdeckung. „Hier fließt das Feedback aus der ersten Phase ein, in der wir den Patienten kennengelernt haben: die Farben, das Design und die Anzahl der Löcher, die vorhanden sein müssen, um die Prothese anzupassen.“

Und dann geht es in die letzte Phase: Der Druck und die Anpassung an den Patienten.

Selbstbewusstes Auftreten

Während das Team fleißig daran arbeitet, maßgeschneiderte prothetische Schutzschilde für seine Patienten zu entwickeln, darf ein weiterer Faktor nicht außer Acht gelassen werden: die psychische Gesundheit.

Die klinische Psychologin und Chief Operations Officer von oqni, Haikouhi Oroudjian ergänzt das Team, um ihrem Land mit dem, was sie gelernt hatte, zu helfen.

„Nur weil sich Ihr Körper verändert hat, heißt das nicht, dass Ihr Leben schlechter ist – es ist nur anders. Und es gibt Möglichkeiten, es tatsächlich wieder besser zu machen.“

„Als ich Hajk kennenlernte, begannen wir darüber zu sprechen, wie Lösungen für die psychische Gesundheit der Gemeinschaft helfen könnten, denn die psychische Gesundheit ist in Armenien und im Kaukasus mit einem großen Stigma behaftet”, erklärt sie. „Das gilt insbesondere für Nachkriegstraumata.“

Die Herstellung von Prothesen ist zwar ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit von oqni, doch ist die Einbeziehung der Humanwissenschaften, als das Augenmerk auf die psychische Gesundheit und des Wohlbefindens der Patienten, ebenso wichtig. „Andernfalls hätte es wirklich keinen Sinn”, sagt Oroudjian, dessen Großmutter selbst amputiert war. „Man kann jemandem eine Prothese aus Gold geben und ihm jedes einzelne hilfreiche Werkzeug an die Hand geben, damit seine Prothese physisch funktioniert – aber wenn er diesen neuen Teil seines Körpers emotional ablehnt, wird das alles nichts nützen.“

Nicht nur der physische Aspekt ist für die Lösung wichtig, auch die Psychologie spielt eine große Rolle.

Bei den Patienten von oqni sind Veränderungen unvermeidlich. „Wenn sich der Mensch noch in der Entwicklungsphase befindet wie es etwa bei Teenagern der Fall ist, oder an Diabetes leidet, dann verändert sich etwas, das nur ihm gehört – sein Körper. Es finden Veränderungen im Gehirn statt, mit der sie sich auseinandersetzen müssen, damit sie jeden Morgen mit einem guten Gefühl aufwachen können”, sagt Oroudjian. „Nur weil sich ihr Körper verändert hat, heißt das nicht, dass ihr Leben schlechter ist – es ist nur anders. Und es gibt Möglichkeiten, es tatsächlich wieder besser zu machen."

Zusammenarbeit mit anderen Organisationen

Neben der Herstellung von Prothesenschilden unterhält oqni auch enge Beziehungen zu lokalen und internationalen Organisationen, zum Beispiel mit dem Ortez Orthotics Centre, das mit einer Vielzahl von Patienten mit Mobilitätsproblemen arbeitet.

„Amputierte in Armenien sind vor allem finanziell benachteiligt”, sagte der Direktor von Ortez, Araig Tekyozyan. „Für Amputierte ist es schwieriger, eine Arbeit zu finden und ein gutes Gehalt zu bekommen. Sie können keine Berufe mehr ausüben, die mit körperlicher Arbeit zu tun haben.“

Hinzu kommt, dass viele Betroffene nicht über ausreichende Kenntnisse oder Fähigkeiten in den Bereichen IT oder Programmierung verfügen – Branchen, die weniger körperliche Arbeit erfordern und für sie sonst leichter zugänglich wären.

„Wir sahen Möglichkeiten, die körperlichen Bedingungen von Amputierten im Gesamtsystem zu verbessern und ihnen zu einem erfüllten Leben zu verhelfen”, fügte er hinzu.

Der Direktor von Ortez ist ein starker Befürworter des Einsatzes von moderner Technologie bei der Arbeit mit Patienten.

„Obwohl wir ein kleines Land sind, verfügen wir über eine hochwertige Prothetik und gute Kompetenz in der Prothetikinstallation”, sagt Tekyozyan. „3D-Scanning und CAD/CAM sind auch für die Arbeit mit nicht mobilen Patienten sehr wichtig.“

Mit Eva reicht eine Fachkraft für einen Patientenbesuch. „Mit einem einzigen kleinen tragbaren Gerät kann man Messungen vornehmen, ohne dass der Patient sich unwohl fühlt”, sagt Tekyozyan. "Diese Technologie ist nicht nur modern, sondern auch sehr komfortabel – daher denke ich, dass diese Technologie dringend benötigt wird.“

Auf dem Weg in die Zukunft hat sich oqni auch mit Armbionics, die im gleichen Gebäude, der sogenannten Engineering City in Jerewan, angesiedelt sind, zusammengetan. Die armenische Initiative spezialisiert sich auf elektrische Hände auf der Grundlage von Biosignalen, bei denen myoelektrische Signale die Bewegung der Handprothese ermöglichen. Die Patienten können dann die elektronische Hand intuitiv über elektrische Signale steuern, die von den Muskeln mit Hilfe von Oberflächen-EMG-Sensoren empfangen werden. Ermöglicht werden so ein-, zwei- oder sogar fünffingrige Griffe.

Darüber hinaus bildet oqni im Rahmen bildungsbasierter Programme unter anderem Studenten, Veteranen und Unternehmer an Universitäten und in den lokalen TUMO Labs aus.

Das oqni-Team arbeitet mit Studenten und 3D-Enthusiasten im TUMO-Labor in Eriwan.

Wo wir sind und wohin wir gehen

Seit der Gründung vor über einem Jahr hat oqni über 120 Amputierten in Armenien mit 3D-gedruckten Prothesen geholfen. Zudem hat die Organisation eine Broschüre und eine App für Physiotherapie und psychische Gesundheit erstellt und entwickelt wissenschaftliche und pädagogische Initiativen.

„Wir setzen uns für die Ausbildung der nächsten Generation bionischer Entwickler ein: Hardware-Ingenieure, Software-Ingenieure, Designer, so wie sie alle hier zusammenkommen”, sagt Bagradjans und meint damit all diejenigen, die jede Woche an Schulungen im TUMO Lab teilnehmen.

Anstatt sich auf diese Anfänge zu beschränken, bereitet oqni nun die nächsten Schritte vor, um seine Lösungen als Open Source zu veröffentlichen und für Amputierte auf der ganzen Welt frei verfügbar zu machen.

Durch einen 3D-Modellierungskurs können Kriegsveteranen und Amputierte moderne Werkzeuge erlernen und wieder in das Berufsleben einsteigen.

Und wie könnte man besser helfen, als eigenes Wissen weiterzugeben? Die Menschen, die einst Patienten waren, leisten nun ebenfalls ihren Beitrag: Dazu ist eine Initiative zur Ausbildung von Amputierten, Veteranen und Kriegsgeschädigten zu 3D-Modellierern angelaufen.

„Getreu seiner Mission – Amputierte zu ermächtigen – glaubt oqni, dass jeder Mensch seine Ziele und Träume erreichen kann, sofern er nur die richtigen Werkzeuge und Möglichkeiten erhält“, so Oroudjian. „Durch die Einrichtung eines 3D-Modellierungskurses können Kriegsveteranen und Amputierte moderne Methoden erlernen und selbstbewusster und besser vorbereitet in das Berufsleben zurückkehren.“

Das Lernen und die Möglichkeiten, die sich den Menschen bieten, finden auch hier kein Ende.

„Die besten Kandidaten werden sich später dem oqni-Team anschließen und mithelfen, die Lösungen für die Zukunft zu entwickeln.“