Hinweis: Das Beitragsbild wurde mit künstlicher Intelligenz erzeugt.
In der Orthopädietechnik bestimmte jahrzehntelang die Erfahrung des Technikers das Ergebnis. Wie fest sitzt das Gewebe am Amputationsstumpf, wo liegen empfindliche Knochenstrukturen? Diese Einschätzung war kaum dokumentierbar. Das ändert sich: Sensordaten, digitale Gewebemodelle und automatisierte Fertigungsverfahren übernehmen Teile dieses Prozesses.
Vom Tastsinn zur Messkurve
Das Forschungsprojekt HapticScan der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zeigt, wie weit diese Entwicklung bereits reicht. Beteiligt waren unter anderem der Prothesenhersteller Ottobock und die OTH Amberg-Weiden. Das Team kombinierte Messungen der Gewebebeschaffenheit mit dreidimensionalen Oberflächenscans des Stumpfes.
Das Ergebnis ist ein digitales Modell, das nicht nur die äußere Geometrie abbildet, sondern auch Informationen darüber enthält, wie das Gewebe auf Druck reagiert. Die Forscher bezeichnen das als „Human Digital Twin“. Dieser Ansatz ähnelt konzeptionell dem, was Maschinenbauer für ihre Anlagen nutzen: ein digitales Abbild, das Konstruktionsentscheidungen datenbasiert unterstützt.
Messtechnik jenseits des Labors
Eine klassische Ganganalyse im Kliniklabor erfasst nur einen engen Ausschnitt. Der Patient läuft einige Meter unter Beobachtung. Den Alltag bildet das nicht ab.
Sensorbestückte Einlegesohlen schließen diese Lücke. Sie kombinieren Drucksensoren mit Inertialsensoren, den sogenannten Inertial Measurement Units (IMUs), die Beschleunigung und Lage im Raum messen. Erfasst werden Geschwindigkeit, Schrittfrequenz, Schrittlänge und Standzeit im realen Umfeld. Langzeitmessungen liefern damit eine dichtere Datenbasis als jede Laboruntersuchung.
Thermografische Verfahren ergänzen das Bild. Temperaturunterschiede an der Stumpfoberfläche zeigen Belastungsmuster, die weder sichtbar noch ertastbar sind.
Konstruktion und Fertigung rücken zusammen
Die eigentliche technische Konsequenz liegt in der Fertigung. Myoelektrische Prothesensysteme, wie sie Ottobock seit Jahren produziert, erfassen elektrische Muskelimpulse über Hautelektroden und übersetzen sie in Prothesensteuerung. Die Sensordaten fließen dabei nicht nur in die Steuerung, sondern zunehmend auch in die Konstruktionsschleife zurück.
3D-Druckverfahren erlauben es, Prothesenkomponenten individuell und schnell zu fertigen. Wenn digitale Gewebemodelle und Belastungsmessungen direkt als Konstruktionsparameter genutzt werden, verkürzt sich der Weg vom Befund zur fertig angepassten Komponente. Das entspricht dem Konzept des Digital Thread: einer durchgängigen Datenkette vom Messen über das Konstruieren bis zur Fertigung.
Materialeinsatz und Gewicht
Ein praktisches Ergebnis dieser Datenverfügbarkeit ist der gezieltere Materialeinsatz. Belastungssimulationen auf Basis realer Messdaten zeigen, wo ein Bauteil tatsächlich beansprucht wird. Material lässt sich dort konzentrieren, wo Kräfte wirken. Das reduziert Gewicht, ohne die Belastbarkeit zu senken.
Grenzen der Methode
Messsysteme verschiedener Hersteller nutzen unterschiedliche Protokolle und Referenzwerte. Ein direkter Vergleich von Gangdaten aus verschiedenen Systemen ist ohne Kalibrierung nicht möglich. Standardisierungsfragen sind in der Orthopädietechnik noch offen.
Die subjektive Rückmeldung des Trägers bleibt ein wesentlicher Faktor. Komfort lässt sich nicht vollständig aus Druckkurven ableiten. Der erfahrene Techniker verliert seine Funktion nicht. Er bekommt jedoch eine breitere Datenbasis für seine Entscheidungen.
Relevanz für Zulieferer und Fertigungsbetriebe
Für Unternehmen, die Sensorik, Kunststoffkomponenten, Leichtbaustrukturen oder Steuerungselektronik herstellen, wächst der Markt für Medizintechnik-Komponenten mit diesen Anforderungen. Toleranzen und Dokumentationspflichten in der Orthopädietechnik liegen auf dem Niveau anderer regulierter Branchen.
Die Fertigungslogik selbst ist für Unternehmen mit Erfahrung in der individualisierten Kleinserienfertigung vertraut: variantenreiche Teile, kurze Losgrößen, hohe Rückverfolgbarkeitsanforderungen. Der Unterschied liegt in der Datentiefe, die künftig erwartet wird.
Fazit
Die Orthopädietechnik wandelt sich von einem handwerksbasierten Anpassungsprozess zu einem datengestützten Fertigungsablauf. Sensormessung, digitales Gewebemodell und 3D-Druck bilden dabei eine geschlossene Kette. Für Industriebetriebe, die in diesen Lieferketten aktiv sind oder es werden wollen, steigen die Anforderungen an Datenintegration und Fertigungspräzision. Die Technologien dafür sind bereits in Forschungsprojekten erprobt.
