Nieuwe gewrichten op maat ontworpen met AI-software en een 3D-printer

Het FingerKIt consortium van het Fraunhofer Instituut gebruikt AI-software om gepersonaliseerde 3D-geprinte gewrichtsimplantaten te ontwikkelen. De onderzoekers focussen op vingergewrichten. Het doel is een perfect passende oplossing te creëren die niet van zijn plaats glijdt en het vroegere mobiliteitsniveau herstelt, schrijft het onderzoeksinstituut in een persbericht.

Wanneer vingergewrichten inflexibel worden, bijvoorbeeld na een sportongeval of als gevolg van reuma, kan dit ernstige beperkingen in iemands leven veroorzaken. Als een vingergewricht door een ongeval of letsel zijn functie verliest, zijn de behandelingsmethoden momenteel beperkt. In de toekomst zou een oplossing, ontwikkeld door verschillende Fraunhofer-onderzoeksinstellingen, kunnen helpen om de mobiliteit van vingers met beschadigde of kapotte gewrichten te herstellen.

Zelflerende prothese van Axiles helpt mensen weer op de been – Innovation Origins

De Brusselse start-up Axiles Bionics heeft een bionische prothese ontwikkeld voor mensen met een geamputeerde voet.

Vingerbotten

Dankzij een geautomatiseerd proces zal het mogelijk zijn om snel en veilig gepersonaliseerde vingergewrichtsimplantaten te produceren van metalen of keramische materialen. De wetenschappers van Fraunhofer hebben een AI-software ontwikkeld die in staat is tweedimensionale röntgenbeelden om te zetten in driedimensionale modellen van de vingerbotten. De onderzoekers van Fraunhofer gebruiken sturen vervolgens het individuele implantaatontwerp op naar de 3D-printer. Eenmaal geprint, ondergaan de implantaten ondergaan een sinterproces, waarbij ze worden samengeperst en gestold.

De onderzoekers hebben in de loop van dit project een aantal innovaties ontwikkeld: “De op AI gebaseerde berekening van een driedimensionaal implantaatontwerp op basis van 2D-röntgenbeelden is volledig nieuw en is nu gepatenteerd”, onthult Dr. Arthur Seibel, hoofd van de Part Design-groep bij Fraunhofer. Zijn collega Dr. Philipp Imgrund, hoofd van de afdeling AM Process Qualification bij Fraunhofer, vult aan: “Ook de procestechniek is bijzonder, omdat de structuur van de implantaat zeer delicaat is. We structureren het oppervlak van de implantaat zodat het beter in het bot groeit. Dit minimaliseert ook het afwerkingswerk dat nodig is voor de gewrichtsoppervlakken, die zo glad en wrijvingsloos mogelijk moeten zijn.”

Robotsysteem onderzoekt in een kwartiertje of je artritis hebt – Innovation Origins

Reumatoïde artritis kan eerder worden ontdekt en gecontroleerd door ARTHUR, een robot die in 15 minuten autonoom een echografie kan maken.

De gouden standaard

Dankzij de innovaties van Fraunhofer zal het in de toekomst mogelijk zijn om zelfs gecompliceerde gevallen, zoals ernstig gebogen vingers, ontbrekende botdelen of zeer kleine gewrichten, effectief te behandelen. Bovendien bespaart het nieuwe productieproces ook tijd: Volgens de eerste berekeningen van de onderzoekers is het mogelijk om tot zestig procent van de tijd te besparen die normaal gesproken nodig is voor het hele traject. Vanaf de eerste afspraak tot het plaatsen van de implantaat. Dit betekent dat het hele traject binnen enkele dagen kan worden voltooid, wat leidt tot een korter verblijf in het ziekenhuis en lagere kosten.

Omdat het ontwerp van de implantaat is gemodelleerd naar het oorspronkelijke gewricht, is het bereikte mobiliteitsniveau veel hoger dan bij de huidige beschikbare oplossingen. Dr. Imgrund vat het project als volgt samen: “FingerKIt zou de behandeling van bijvoorbeeld reuma volledig kunnen veranderen. Gepersonaliseerde implantaten zouden de gouden standaard kunnen worden.”

Hydrogel voor reparatie van kraakbeen voor het eerst op mensen getest – Innovation Origins

De hydrogel wordt doorontwikkeld door spinoff onderneming Hy2Care. Het kan een beschadiging door bijvoorbeeld een sportblessure, repareren en op die manier artrose voorkomen.