Artec Eva hilft bei der Herstellung von hochmodernen Gesichtsprothesen für Kinder mit schweren Verbrennungen

Aus der Zusammenarbeit von Romans Ferrari mit führenden 3D-Firmen entstand ein revolutionärer digitaler Arbeitsablauf für die Erstellung individueller Kompressionsmasken.

Pädiatrische Behandlung von Verbrennungen: die Herausforderung

Wenn man sich das Schicksal von Kindern vorstellt, die Verbrennungen erleiden, kann man nur tiefes Mitgefühl empfinden, allein schon wegen der Schmerzen, die sie körperlich und seelisch erleiden. Der Genesungsprozess solcher Verletzungen dauert lange und ist für die ganze Familie sehr anstrengend. Widerstandsfähigkeit und stetige Fortschritte sind wesentliche Bestandteile, um die Hoffnung zu fördern, wie sie für die Patienten bei ihrem Weg zurück ins Leben so wichtig ist. Es ist daher ein großer Trost zu wissen, dass Innovationen in der Gesundheitsversorgung die dringend benötigte Hoffnung stetig wachsen lassen.

Unabhängig von der Art der Verbrennung, die ein Kind erlitten hat, sind derartige Verletzungen stets mit Stress, Angst und Traumata verbunden. Um betroffenen Kindern zu helfen, sind Geduld, individuelle Betreuung und modernste Technologien erforderlich. Eine dieser Technologien, das 3D-Scannen, hat bereits eine Reihe von Bereichen revolutioniert, etwa in der Anfertigung 3D-gedruckter Prothesen und Orthesen, in der digitalen Kieferchirurgie und noch vielem mehr.

Ein hervorragendes Beispiel für all das ist eine kürzlich geschlossene Partnerschaft zwischen italienischen und französischen Fachleuten, die den Einsatz der additiven Fertigung im Gesundheitswesen fördern. Diese Pilotinitiative, die gemeinsam durch den Artec Partner 3DZ und Romans Ferrari, einer pädiatrischen Rehabilitationsklinik in Lyon, durchgeführt wurde, setzte einen völlig neuen Standard in der akuten und rekonstruktiven Behandlung von Verbrennungen.

Ein unschlagbares Team, wie geschaffen für dieses Mission

Beide Unternehmen sind Vorreiter in dem, was sie tun: 3DZ ist ein langjähriger Partner von Artec 3D und bietet über sein internationales Niederlassungsnetz hochmoderne 3D-Lösungen an. Das Romans Ferrari Center in Lyon ist eine Einrichtung mit hochqualifizierten Teams aus Ärzten, Krankenschwestern und Rehabilitationspersonal, die Pionierarbeit in der Wundversorgung, Narbenbehandlung und rekonstruktiven Chirurgie leisten. Derzeit behandeln die Spezialisten von Romans Ferrari 25 % der französischen Kinder mit schweren Verbrennungen. Neben der Soforthilfe, um die unmittelbare Heilung zu erleichtern, sorgen die Fachleute von Romans Ferrari dafür, dass die Narbenbildung langfristig minimiert wird, und bieten psychologische Unterstützung an, damit die jungen Patienten mit möglichst wenigen Einschränkungen in ihr tägliches Leben zurückkehren können.

Die in Miribel bei Lyon ansässige Klinik verwendet Geräte zur schrittweisen Hautreifung, die eine schnellere Regeneration des Gewebes durch Kompression ermöglichen. Im Rahmen einer besonderen Zusammenarbeit gab Jean-François Veauville, Vorstandsmitglied von Romans Ferrari und ehemals Luftfahrtingenieur in Toulouse, eine Studie an der École centrale de Lyon in Auftrag, um herauszufinden, ob der 3D-Druck zur Herstellung von Masken direkt aus 3D-Scans verwendet werden kann. Nach sechsmonatiger Forschung wurde festgestellt, dass der 3D-Druck die beste Lösung ist: Die Forscher der École Centrale empfahlen dem Rehabilitationszentrum, sich mit der französischen Abteilung von 3DZ in Verbindung zu setzen, um sich über die Besonderheiten der Verwendung von 3D-Technologien für ihre Anwendung beraten zu lassen.

Die Rehabilitationseinrichtung nimmt Kinder und Jugendliche aus ganz Frankreich auf.

Das Rehabilitationszentrum hatte zuvor bereits erfolgreich mit den Partnern von Artec 3D zusammengearbeitet. Es erhielten seine Artec Eva seinerzeit von CADVision, so dass die Klinik für dieses Projekt bereits über den richtigen 3D-Scanner verfügte. Nun musste für das Projekt nur noch der Schritt des 3D-Drucks entwickelt werden. Hierfür wandten sich die Mediziner an Formlabs, einen weltweit führenden Anbieter für 3D-Druck. Der Plan sah vor, einen Gesichtsscan eines Patienten zu erstellen, den selektiven Lasersinterdrucker (SLS) Fuse 1 von Formlabs zu verwenden und diesen als Positiv für die Thermoformung der endgültigen Kompressionsvorrichtung zu nutzen. Kurz gesagt bestand der Prozess darin, einen Patienten zu scannen, um eine 3D-Datei zu erhalten, diese so zu bearbeiten, dass sie nahtlos in eine CAD-Software importiert werden konnte, sie dann an den Drucker zu senden und nur wenigen Stunden ein Ergebnis zu erhalten.

Eine Medizinische Revolution im Entstehen: 3D für die Prothetik

Das medizinische Personal von Romans Ferrari behandelt seit vielen Jahren Kinder und wollte nun eine weniger schmerzhafte Alternative zu den herkömmlichen Methoden finden. Das Hauptziel war, spezielle Masken zu entwickeln, mit denen Verbrennungen im Gesicht und an anderen Körperteilen der Kinder geheilt werden können. Natürlich war dies ein sehr heikles Unterfangen, insbesondere bei der Nachbildung der Konturen von Gesichtern mit Verbrennungen. Denn bevor eine Gesichtsprothese gegossen werden konnte, musste zunächst ein digitales Abbild von äußerster Präzision erstellt werden. Und genau hier trat Artec Eva auf den Plan.

Ein Orthopädietechniker beim 3D-Scannen des Gesichts eines Patienten mit Artec Eva

Prothetiker und viele andere medizinische Fachleute haben sich im Laufe der Jahre immer wieder für Eva entschieden, um ihre Arbeitsabläufe zu rationalisieren – und das aus gutem Grund. Denn dieser vielseitige und leichte 3D-Scanner konnte wiederholt seine Fähigkeit unter Beweis stellen, Oberflächen aller Art, einschließlich des gesamten menschlichen Körpers und verschiedener Körperteile, genau zu rekonstruieren. Artec Eva ist dank ihrer gleichbleibend hohen Präzision und ihrer sehr geringen Lernkurve im Gesundheitswesen ein beliebtes 3D-Scangerät: Ihre einfache Bedienung begeistert und inspiriert sowohl Einsteiger als auch erfahrene Mediziner. Der Scanner, der auf einer absolut sicheren Technologie mit strukturiertem Licht basiert, ist völlig berührungslos, schnell und präzise und erfüllte damit auch alle Voraussetzungen für das Projekt von Romans Ferrari.

Der gesamte Ablauf der Herstellung von Gesichtsmasken für Verbrennungspatienten basierte bisher auf der traditionellen Gipsabdrucktechnik – einem Verfahren, bei dem Gipsstreifen direkt auf die Haut geklebt und zur Modellierung des Gesichts verwendet werden. Es ist wohl unnötig zu sagen, dass diese Methode unglaublich schmerzhaft sein kann, insbesondere für die empfindliche Kinderhaut. Und das Risiko besteht, dass ein Kind im Laufe einer solch unangenehmen und beängstigenden Prozedur, welche die ohnehin schon empfindliche Haut belastet, noch zusätzliche psychische Traumata erleidet.

Eine Ärztin im Zentrum setzt Zielpunkte im Gesicht von Laura Weibel, einer Patientin bei Romans Ferrari.

Das von 3DZ und Romans Ferrari durchgeführte Projekt ermöglichte es, das althergebrachte Verfahren völlig neu zu gestalten und es kinderfreundlich, allgemein weniger invasiv und viel effizienter zu machen. Im Wesentlichen wurde Gipsabdruck durch einen 3D-Scan des Gesichts des Patienten ersetzt. Dank Artec Eva konnte ein perfekter digitaler Zwilling des Patientengesichts erstellt werden, der jedes Detail zeigt, ohne dass die verbannte Haut auch nur im Geringsten berührt werden muss.

Auf Grundlage des Scans wurde dann eine Prothese angefertigt, was nun vollkommen berührungslos und genauer als jemals zuvor gemacht werden konnte. Der mit Artec Eva erstellte 3D-Scan des Gesichts wurde in Artec Studio bearbeitet und in die Software Geomagic Freeform übertragen, um die perfekte Vorlage für die Maske zu erhalten. Anschließend wurde die Maske mit Formlabs Fuse 1 ausgedruckt. Das fertige Produkt war eine präzise, maßgefertigte Nachbildung des Gesichtsreliefs des Patienten, mit Silikonpads auf der Innenseite der Prothese, um den verbrannten Bereich zu „massieren“ und eine effizientere Heilung zu ermöglichen.

Arbeit an den 3D-Daten vor der Erstellung eines 3D-druckbaren Modells.

„Die 3D-Technologie ist ein wesentlicher Bestandteil unseres neuen Arbeitsablaufs und hat es uns ermöglicht, in einem Jahr mehr als hundert Masken herzustellen. Mit herkömmlichen Methoden hätten wir dieses Produktionsniveau nicht erreichen können“, so Christophe Debat, Geschäftsführer des Centre Romans Ferrari.

Weitere Möglichkeiten, um die neue Methode zu neuen Horizonten zu führen

Schon kurz nach der Einführung der neuen Methode wurde sie auf Konferenzen und Technologiemessen vorgestellt, insbesondere auf der Global Industrie Lyon 2023. Inspiriert von den revolutionären Ergebnissen, die das Team von Romans Ferrari erzielt hatte, boten Artec 3D und 3DZ dem Zentrum an, auch den Artec 3D-Scanner der neuesten Generation, Artec Leo, zu testen, da dieser wie seine Vorgänger auch im medizinischen Bereich bereits sehr erfolgreich eingesetzt wird. Die Idee hinter diesem Vorschlag war zu prüfen, ob Leo den Arbeitsablauf verbessern und eine noch schnellere und kostengünstigere Erstellung von 3D-gedruckten Masken für Patienten mit Verbrennungen ermöglichen könnte.

3D-gedruckte Silikonformen dienen als Positiv für die Thermoformung der endgültigen Maske aus transparentem Kunststoff.

Die Spezialisten von Romans Ferrari konnten den bahnbrechenden kabellosen Scanner von Artec unter verschiedenen Bedingungen ausprobieren, und die Ergebnisse waren mehr als inspirierend. Obwohl das Team gerade erst begonnen hatte, das Potenzial dieses KI-gesteuerten 3D-Scanners zu ergründen, empfanden sie ihn als schnell, intuitiv und äußerst praktisch: ohne störende Kabel, mit einer 3D-Abbildung, die sich in Echtzeit auf dem integrierten HD-Bildschirm aufbaut, und einzigartigen Verarbeitungsmöglichkeiten, dank denen sich die Spezialisten ganz auf ihre Patienten konzentrieren können. „Wenn wir Kinder mit Eva scannen, nehmen wir den ersten Scan und fügen ihn dann mit den anderen zusammen. Mit Leo halten wir an, wenn sich die Person bewegt hat. Aber das ist kein Problem, denn Leo fügt die Bilder automatisch zusammen, und wir können jederzeit mit dem Scannen fortfahren und es beenden. Das ist eine sehr wertvolle Funktion“, sagte einer der beteiligten Fachärzte.

Artec Leo

Ein weiterer Vorteil wurde entdeckt, als die blinkenden LED-Leuchten von Leo ausgeschaltet wurden. „Wenn wir das Blitzlicht der Eva ausschalten, gibt es überhaupt kein Licht [vom Scanner] mehr“, erklärte ein Experte von Romans Ferrari. „Das ist ein enormer Vorteil von Leo – und das haben wir gerade heute Morgen gesehen, als wir ein kleines Mädchen scannten. Selbst als der Blitz ausgeschaltet war, blieben noch einigen Lichtquellen an, und das Mädchen blieb auf diese Lichter fokussiert und folgte der Linse [mit ihren Augen]. Aus diesem Grund finden wir Leo besonders interessant, vor allem für das Scannen von Kindern.“

Heilung ist mehr ist als körperliche Genesung

Zweifellos haben Brandverletzungen tiefgreifende und langanhaltende Auswirkungen auf die psychische Gesundheit und das körperliche Wohlbefinden eines Menschen. Wenn es sich nun um ein Kind handelt, das eine schwere Verbrennung erlitten hat, ist diese schmerzhafte Erfahrung natürlich noch dramatisch verstärkt zu erwarten. In diesem Fall ist Erwartung an modernste Behandlungsmethoden, dass sie nicht nur Schmerzen lindern und die Heilung beschleunigen, sondern die Kinder auch wieder in ihr normales Leben zurückführen, indem sie ihre emotionale Energie wiederherstellen.

Die neuen Kompressionsgeräte unterstützen die Heilung von Narben, verhindern Komplikationen und machen die Haut flexibler.

„Als Fachleute im Gesundheitswesen müssen wir uns zum Wohle der Patienten jeden Tag neu erfinden. Das 3D-Scannen ist eine echte medizinische Revolution, da es nicht nur zur körperlichen Genesung beiträgt, sondern auch die Lebensqualität verbessert und jedem Kind die Kraft und das Vertrauen gibt, die es für seine Genesung braucht“, so Joël Lhermenault, Direktor des Centre Romans Ferrari.

Die 3D-Scanner von Artec sind in der fortschrittlichen Kinderheilkunde indes nichts Neues: Ob es um die Entwicklung von Ohrimplantaten für junge Mikrotie-Patienten, die Herstellung von Helmen für Kinder mit neurologischen Erkrankungen, die Anpassung von 3D-gedruckten Prothesen oder die Entwicklung feinster Atemschutzmasken geht – stets sorgen 3D-Scanner für Präzision, Schnelligkeit und Komfort.

Was haben all diese Projekte gemeinsam? Die Idee, dass die 3D-Technologie dazu beitragen kann, die Unterstützung, Veränderung und Hoffnung zu bringen, wie sie jedes Kind braucht.