Processen kring tillverkningen av en protes är tidskrävande, både för sjukvården och för patienten i och med att varje protes är unik och behöver testas och ställas in för att passa. Med hjälp av teknik för 3D-printing och biokompositmaterial har RISE undersökt möjligheten att förenkla tillverkningsprocessen, och samtidigt addera bättre egenskaper för miljö- och hållfasthet.
Proteser ställer stora krav på det material de är tillverkade av; det behöver vara starkt, lätt och hålla länge. Idag tillverkas proteser av fossila material som plast, metall eller kolfiber. Alla är starka och hållbara, men inte speciellt lätta. Genom att utforma en biokomposit bestående av polypropylen och nanocellulosa har RISE och samarbetspartners skapat ett material som är ännu starkare vilket gör det möjligt att tillverka lättare proteser.
– Materialegenskaperna och miljöaspekterna har gjort att det finns en efterfrågan på nya material, säger Li Yang, senior projektledare på RISE. Design för återanvändning kan också ingå i materialutvecklingen.
Produktion med 3D-skrivare
Projektet som Li Yang drivit, Ampoform, har förutom materialfrågan även tittat på utveckling av tekniker för 3D-printing. Kvalitetsspridning är ett känt problem när det kommer till 3D-printing, något som blir extra svårt när man printar i nya material där det saknas förkunskaper.
Projektet har även tittat på möjligheten att utveckla produktionsprocessen för proteser med hjälp av 3D-printing. I och med att varje protes är unik så tar produktionen mycket tid i anspråk för både vården och patienten. Proteserna behöver provas ut, justeras manuellt och provas igen. För ett barn som växer behöver den här proceduren dessutom upprepas med jämna mellanrum.
Det är ju inte så att proteser kommer i storlekar ungefär som kläder, säger Li Yang. Varje patient är unik så det behöver varje protes också vara. Den uniciteten kan vi åstadkomma med hjälp av 3D-printing. Men produktion med 3D-printing är också bra ut miljösynpunkt, eftersom vi minimerar spill.
Lyckas vi med proteser kan vi i stort sett göra allt annat också
En ännu mer personlig protes
Att på ett enklare sätt kunna skapa en perfekt passande protes är bara en av fördelarna med den nya produktionsmetoden. 3D-printing öppnar också upp möjligheten för patienten att vara med och skapa sin alldeles personliga protes.
– Det blir lättare att kommunicera med kunden och modifiera protesen, förklarar Li Yang. Med 3D-printing finns heller ingen omöjlig geometri, utan allt går att göra. Möjligheten att få en personligt utformad protes kan också öka livskvaliteten för patienten.
Fördelar för miljö, patient och vård
Ett av företagen som deltagit i projektet Ampoform är Embreis, som utvecklar, tillverkar och säljer proteser och ortoser till ortopedtekniska avdelningar inom vården. De ser också fördelar med både det nya materialet och den nya produktionsmetoden.
– Miljön, patienten och sjukvården är de stora vinnarna, säger Kennet Hellberg, utvecklingschef på Embreis. Miljön tack vare att vi använder förnyelsebart material, minskar spill och därmed också materialtransporter. Patienten som får sin protes snabbare och ortopedingenjörerna kan se hur protesen kommer att se ut innan den tillverkas. Sjukvården genom ett minskat antal vårdnätter när patienterna får sina proteser snabbare. Dessutom kan de digitalt lagrade proteserna användas i forsknings- och utbildningssyfte.
Kan förändra landskapet för protestillverkning
Även om den nya tekniken för tillverkning av proteser fortfarande är en bit bort från att vara tillgänglig brett så tror Li Yang att den kommer att förändra landskapet.
– Produktionsprocessen kommer att förenklas med hjälp av 3D-printing och nya lösningar för till exempel 3D-skanning. Vi kommer också att få en annan värdekedja, och det kommer att bli möjligt att arbeta på distans. Men för att den här tekniken ska kunna slå igenom behöver kunskap inom CAD och digital form spridas.
Kenneth Hellberg ser motsvarande utmaning:
–Tillverkning med den nya metoden kräver kunskap inom 3D-scanning av patient, scanningen behöver moduleras och en protes behöver byggas i CAD. Idag finns en uppsjö med verktyg som hjälper användaren med detta, men det finns ingen programvara som enkelt kan skapa en hel och fungerande protes.
Projektet Ampoform som drevs inom ramen för det strategiska innovationsprogrammet Bioinnovation närmar sig sitt slut, men arbetet med proteser tillverkade av skogsråvara fortsätter i andra projekt. Li Yang hoppas också att industrin ska ta de tillverkningsmetoder och material som utvecklades i projektet vidare.
– Vi valde att arbeta med proteser i projektet av en anledning; de var den tuffaste utmaning vi kunde komma på med högst kravnivå på hållfasthet och hållbarhet. Lyckas vi med proteser kan vi i stort sett göra allt annat också, avslutar Li Yang.
