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von Randy B. Hecht

Die additive Fertigung (Additive Manufacturing; AM) hat eine Revolution ausgelöst – nicht nur im Hinblick darauf, wie wir Gegenstände herstellen, sondern auch für die Art und Weise, wie wir Allianzen bilden.

AM hat eine beispiellose und sektorenübergreifende Zusammenarbeit von Politik, Industrie, Hochschulen und Verbänden angeregt. Das zeigt sich auf Konferenzen wie der Munich Technology Conference on Additive Manufacturing (MTC); es zeigt sich in Joint Ventures, die die Herausforderungen von AM angehen; und es zeigt sich daran, wie die Kapazitäten und das Potenzial dieser Technologie erforscht werden. Dieser «Spirit» und dieses kollektive Interesse, eine bessere Zukunft zu schaffen, ist unserer Motivation, die Visionäre von AM, ihren Werdegang und ihre Ideen, im Auge zu behalten.

So kamen wir zu Andy Christensen. Seit 2005 erzielt er bahnbrechende Innovationen auf diesem Gebiet. In der neuesten Ausgabe des Oerlikon Kundenmagazins BEYOND SURFACES haben wir ihn portraitiert. Wir fanden seine Ideen so faszinierend, dass wir hier das Interview in der gesamten Länge zur Verfügung stellen wollen.

Gleich zwei FDA-Premieren

Andy Christensen ist Gründer von Medical Modeling. Sein Unternehmen stellte – gemeinsam mit Exactech aus Florida – ein Hüftgelenksimplantat her, das als erstes additives Metallimplantat in den USA die FDA-Zulassung* erhielt. Kurz darauf unterstützte Medical Modeling die in Frisco, Texas, ansässige Firma 4Web Medical bei der Entwicklung eines 3D-gedruckten Wirbelsäulenimplantats aus Metall – und auch dieses erhielt als erstes seiner Art die FDA-Zulassung.

Christensen verkaufte Medical Modeling im Jahr 2014, und konzentrierte sich in den letzten fünf Jahren auf neue Geschäftsvorhaben. Daneben ist er als Lehrbeauftragter am Institut für Radiologie der Universität von Ottawa tätig.

Wir sprachen mit ihm darüber, auf welche Innovationen in der additiven Fertigung er setzt, und wie er den Einfluss von AM auf die Medizin der Zukunft beurteilt.

Professionelle „Sprachbarrieren“ überbrücken

Einer der Schlüssel für eine erfolgreiche Zusammenarbeit, so Christensen, sei die gemeinsame Sprache – auch über Branchen hinweg. Denn auch wenn ein Team gemeinsame Ziele hat, kann es sie ohne eine gemeinsame Sprache nicht definieren und realisieren. Christensen, der selbst Wirtschaft studiert hat, sieht sich in der Zusammenarbeit mit seinen Projektpartnern als eine Art Übersetzer.

„Ich habe weder einen medizinischen noch einen technischen Hintergrund“, sagt er. „Aber um meinen Job zu machen, musste ich beide Seiten verstehen. Erst wenn zwei Menschen die gleiche Sprache sprechen haben sie eine gemeinsame Basis, auf der sie sich austauschen können – in meinem Fall bedeutet das: die Mediziner müssen ein wenig über Technik, und die Ingenieure ein wenig über Chirurgie lernen. Dann können sie damit anfangen, gemeinsam an der Lösung von Problemen zu arbeiten. Allerdings braucht es eine Weile, bis es so weit ist.“

Eine riesige, aber auch überwältigende Werkzeugkiste

In diesem Sinne sah er seine Rolle (und die seiner Firma) darin, „die verfügbaren Technologien zu kennen, zuzuhören, und dann dafür zu sorgen, dass die richtigen Partner zusammenkommen. Das wurde für mich der vielleicht wichtigste Teil meiner Arbeit. AM ist ein interessantes, flexibles Werkzeug, das für alles mögliche eingesetzt werden kann – das meiste davon hat für mich mit der Lösung von Problemen zu tun“, sagt er. „Aber man muss zuhören und mit den Menschen arbeiten, um herauszufinden, dass es überhaupt ein Problem gibt.”

Wie gestaltet sich seine Arbeit und der Wissensaustausch mit Chirurgen, wenn es um die Entwicklung neuer Lösungen oder Anwendungen geht?

„Ich verbringe sehr viel Zeit mit Medizinern und in Operationssälen, um zu verstehen, wo es klinische Probleme gibt. Ich habe dabei die Möglichkeiten des 3D-Drucks vor

Augen, und konzentriere mich darauf, wie Probleme gelöst werden könnten – durch bessere dreidimensionale Visualisierungen, oder durch Hilfestellung bei der Personalisierung von Operationen“, sagt er.

Der Umfang und das Potenzial von AM für die Lösung von Problemen ist so umfangreich, dass Christensen es gerne mit einem „gigantischen Werkzeugkasten“ vergleicht. Für Mediziner, die sich noch nicht damit befasst haben, könne der „ziemlich überwältigend“ sein. Deshalb versuche er zunächst, ihr Bewusstsein dafür zu schärfen, „indem ich den Umfang einschränke und zeige, wie AM in bestimmten klinischen Situationen angewendet werden kann, und ihnen bei Bedarf entsprechende Lösungen zukommen lasse. Erst versuche ich ihnen den Nutzen von AM aufzuzeigen. Sobald ein Chirurg aber das erste Mal mit AM arbeitet, wird ihm die Fülle der Möglichkeiten klar. ”

Mit Blick auf die Zukunft von AM

Wir wollten von Christensen natürlich auch erfahren: Wohin führt die Reise im Hinblick auf den Einsatz von AM in der Medizintechnik? Und was steht eigentlich auf seiner Wunschliste für zukünftige Innovationen? Er zeigte uns eine faszinierende Zukunft für die Branche auf – und für die Menschen, denen sie dient.

Personalisierte Produkte

Eine wichtige Entwicklung seien personalisierte Produkte, „die auf einen bestimmten Patienten abgestimmt und nur für diese eine Person hergestellt werden, etwa wenn ein ganzes Gelenk ersetzt werden muss“, erklärt Christensen. „Ich denke, in Zukunft werden immer mehr Implantate, die derzeit nicht individuell angepasst werden – zum Beispiel Hüften oder Knie – personalisiert sein. Momentan werden bei solchen OPs meistens Standardgrößen eingesetzt. Aber die Software-Workflows werden effizienter, und die Hardware weiter optimiert – das eröffnet uns bald mehr Möglichkeiten zur Personalisierung.“

Implantat-Innovationen

Auch den Einfluss von Medical AM auf die Herstellung von Implantaten selbst behält er im Auge. „Dabei geht es weniger um Personalisierung als vielmehr darum, etwas herzustellen, das sich gut als Implantat eignet, und das die Bedürfnisse einer bestimmten Patientengruppe – und nicht einer Einzelperson – erfüllt. Ich denke hier an additive Metalle, mit denen Implantate hergestellt werden, die die Last mit der Knochenstruktur teilen“, sagte er. „Knochen werden nämlich gerne beansprucht – das hält sie fit. Wird ein Knochen ungenügend beansprucht, kann es vorkommen, dass er sich zurückentwickelt. Das heisst: Wird der Knochen richtig belastet, behält er auch sein Volumen – und das ist gut. Anstelle von großen, sperrigen Implantaten für Knie und Hüfte werden also Teile entwickelt werden, bei denen es um diese Lastverteilung geht. AM wird dabei eine wichtige Rolle spielen. Denn diese Implantate müssen stark genug sein, um ihren Job zu machen, und gleichzeitig einen Teil der Last übernehmen, um den darunter liegenden Knochen gesund und lebendig zu halten.“

Regenerative Medizin

Ein weiterer Innovationsbereich, für den sich Christensen interessiert, ist die regenerative Medizin, bei der „Körperteilen mit Körperteilen ersetzt“ werden. „Hier geht es darum, wie man ein Problem mit einem bestimmten Körperteil lösen kann, indem man die eigenen Zellen verwendet. Werden diese dann dem Körper wieder eingesetzt, kann man Teile schaffen, die langfristig nicht von jenen, die sie ersetzen, zu unterscheiden sind. Ich denke, das wird die größte Auswirkung der 3D-Drucktechnologie auf Medizinprodukthersteller und den gesamten Gesundheitssektor haben. Es ist noch sehr früh, aber die Forschung schreitet voran und die Wahrscheinlichkeit, dass diese Technologie zum Einsatz kommt, ist hoch. Wir stellen uns nur die Frage, ob das schon in zehn Jahren der Fall sein wird – oder erst in 30.”

Vom Kunden zum Hersteller

Für ihn zeichnet sich darüber hinaus ein Trend ab, der die Rolle der Krankenhäuser verändert: Sie wandeln sich vom Käufer zum Hersteller von Implantaten und Werkzeugen, die ihnen bis jetzt von der Industrie verkauft wurden. „Jüngste Veränderungen haben einen Teil der Technologie leichter verständlich gemacht. Deshalb können die Krankenhäuser jetzt einen Teil der Arbeiten in ihren eigenen Einrichtungen selbst machen. Dabei kommen aber auch viele neue Themen auf, gerade eben weil Spitäler normalerweise nichts herstellen. Ich habe bereits selbst mit Krankenhäusern gearbeitet, und mich auch mit dem regulatorischen und rechtlichen Umfeld befasst; und auch mit den Qualitätsstandards, die bei dieser Arbeit im Krankenhausumfeld – im Vergleich zur Industrie – eingehalten werden müssten.“

Andy Christensens Blick auf die Zukunft von AM ist ein bisschen wie dieser riesige Werkzeugkasten: vielleicht überwältigend, aber auch belebend und inspirierend. Wir bei Oerlikon freuen uns darauf, gemeinsam mit solchen zukunftsorientierten Pionieren «additive Visionen» in die Realität umzusetzen.

 

* FDA = Food and Drug Administration; US-amerikanische Behörde für die Zulassung von Lebensmitteln, Medikamenten und Medizinprodukten.

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