Ist das die Zukunft der Orthopädie?
Die Entwicklung intelligenter Implantate für die orthopädische Chirurgie könnte die Patientendiagnostik dramatisch verbessern. Dominic Connor, Global Medical Application Engineer von Seco Tools, erklärt mehr über diese neue Technologie. Der globale Markt für orthopädische Komponenten boomt. Der Wert liegt derzeit bei $60,2 Milliarden US-Dollar und wird bis 2027 1 auf $81,4 Milliarden US-Dollar geschätzt. Wenn es aber um eine bessere Lebensqualität geht, ist der Wert für Patienten, die mit Implantaten wie Knie-, Hüft- oder Ellbogenprothesen ausgestattet sind, unbezahlbar.Die Entwicklung intelligenter Implantate für die orthopädische Chirurgie könnte die Patientendiagnostik dramatisch verbessern. Dominic Connor, Global Medical Application Engineer von Seco Tools, erklärt mehr über diese neue Technologie.
Der globale Markt für orthopädische Komponenten boomt. Der Wert liegt derzeit bei $60,2 Milliarden US-Dollar und wird bis 2027 1 auf $81,4 Milliarden US-Dollar geschätzt. Wenn es aber um eine bessere Lebensqualität geht, ist der Wert für Patienten, die mit Implantaten wie Knie-, Hüft- oder Ellbogenprothesen ausgestattet sind, unbezahlbar.
Und Implantate werden immer raffinierter. Die neueste Technik sind ‘intelligente Implantate’. Im August 2021 gaben der Branchenriese Zimmer Biomet und das Medizintechnik-Unternehmen Canary Medical die Markteinführung von Persona IQ ® bekannt, dem weltweit ersten „intelligenten Knie“, das von der US-amerikanischen Food and Drug Administration für den Einsatz in Knieersatz-Operationen freigegeben wurde.
„Smart Knee“ kombiniert die bewährte Technologie der Knieprothese von Zimmer Biomet mit dem implantierbaren Reporting Processor (CHIRP) von Canary Medical. Der Chip wird in das tibiale Segment des Knies implantiert, das mit der Tibia des Patienten verbunden ist.
„Der Chip überwacht das Ergebnis des Patienten nach Einsatz des Knie-Implantats“, erklärt Dominic Connor. Als Global Medical Application Engineer von Seco Tools verfolgt Connor stets neue Entwicklungen in der Orthopädie und der gesamten Medizinbranche.
„Heute gibt der Arzt dem Patienten in der Regel nach der Operation Empfehlungen für etwa drei Stunden Bewegung und 10.000 Schritte pro Tag, damit das Knieimplantat richtig belastet wird.
„Jedoch verlassen sich die Ärzte in der Regel auf medizinische Marker für den Fortschritt, wie z.B. Muskelaufbau, und vertrauen den Patienten, dass sie die Übungsempfehlungen befolgen.
„Diese intelligente Implantat-Technologie übernimmt sozusagen die Erinnerung des Patienten an die Reha-Behandlung: Der Chip überwacht die Bewegung des Patienten über das Implantat und sendet diese Informationen an die Cloud. Es handelt sich um eine frühzeitige Intervention durch Echtzeitüberwachung und stellt sicher, dass Arzt und Patient zusammenarbeiten können, um das beste Ergebnis für den Patienten zu erzielen.“
Die Anwendung der Technologie hat das Potenzial, die orthopädische Patientenversorgung zu transformieren, und es ist zu erwarten, dass dem „intelligenten Knie“ bald ähnliche Implantate folgen. Aber es bringt auch Herausforderungen mit sich. Insbesondere die Herstellung und Bearbeitung solcher Komponenten.
„Dies ist der erste Fall, das Chips in eine Komponente integriert werden“, erklärt Connor.
„Hier sind es komplementäre Komponenten, die sich zu einem intelligenten Implantat kombinieren lassen. In einigen Fällen wird es nicht möglich sein, den Chip in eine separate Komponente in der Implantat-Baugruppe zu integrieren, was bedeutet, dass der Chip physisch im Implantat sein muss. Aus Sicht der Fertigung stellt dies eine Herausforderung dar: Eine schon komplexe Komponente wird noch komplexer, da Sie entscheiden müssen, wo Sie den Chip, das Implantat und die Batterie in dem begrenzten Raum einsetzen können.
„Beispielsweise könnten die Wandstärken des Implantats abnehmen, damit alle neuen Teile untergebracht werden können. Die Bearbeitung dünner Wände und die Prozesssteuerung, um die Bauteiltoleranzen einzuhalten, ist eine bekannte Herausforderung. Werden Sie am Ende einen zuverlässigen Prozess zur wirtschaftlichen Fertigung der Komponente haben und deren Langlebigkeit ermöglichen?"
Hier kann die Rolle eines Herstellers von Zerspanungslösungen wie Seco Tools eine entscheidende Rolle spielen. Aufgrund der Komplexität eines intelligenten Implantats könnte es erforderlich sein, dass sich Konstrukteure schon früh in der Entwicklungsphase mit Werkzeugherstellern beraten, um sicherzustellen, dass die Komponente vom Fertigungsteam herstellbar ist.
„Wir sehen manchmal eine echte Kluft zwischen Entwicklungs- und Engineering-Teams und ihren Kollegen in der Produktion. Die Herstellung weniger Komponenten in einer Testumgebung unterscheidet sich von einem Prozesses, der robust genug sein muss, um 700.000 dieser Teile pro Jahr zuverlässig herzustellen“, sagt Dominic Connor.
„Ein entscheidender Erfolgsfaktor ist, früh zusammen zu arbeiten und Prozesse und Strategien gemeinsam mit den richtigen Werkzeugen zu entwickeln. Wir wissen, dass das Prozessergebnis umso besser ist, je früher wir uns in diesen Prozess einbringen können.
Da intelligente Technologien Einzug halten und die Materialauswahl immer fortschrittlicher und vielfältiger wird, wird sich auch die Welt der Implantate stark verändern. Diese Gleichung besteht aus vielen Faktoren, und die erfolgreiche Zusammenarbeit über Branchen und Disziplinen – sei es im Hinblick auf intelligente Technologien oder intelligente Tools – wird entscheidend sein.
“Wo wir sein müssen, sagen uns unsere Kunden - wir entwickeln das Knie der nächsten Generation, das in den nächsten fünf bis zehn Jahren veröffentlicht werden wird. Was brauchen Sie als Partner von uns, damit Sie uns in Zukunft bei der Herstellung dieses Knies unterstützen können?“, sagt Connor.
„Es gibt ein altes afrikanisches Sprichwort, das hier gilt“, fügt er hinzu. „Wenn du schnell gehen willst, geh allein, aber wenn du weit gehen willst, geh zusammen“.
