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Prothesen : Muhammad und das Bein aus dem Drucker

  • -Aktualisiert am

Materialwert 10 Euro: Muhammad verlor sein Bein im Krieg in Syrien, jetzt wurde ihm in Deutschland diese Prothese auf ganz neue Weise geschaffen. Bild: Iratec / Helke Vangermain / SRH Heidelberg

3D-Drucker stellen inzwischen alles Mögliche her. Warum also nicht auch Prothesen? Einzelfälle zeigen: Es funktioniert.

          7 Min.

          Muhammad wartet auf sein neues Bein. In T-Shirt und Unterhose sitzt der sechzehnjährige Hüne auf einer Arztliege, mit seinen großen braunen Augen schaut er durch das Fenster der Werkstatt ins Grüne. Die Sonne scheint. Muhammads linkes Bein reicht bis auf den Boden, sein rechtes nicht, er verlor es im Krieg. Von ihm ist nur ein kurzer Stumpf geblieben, der Oberschenkel wurde zwei Handbreit unterhalb der Leiste amputiert. Eine neue Prothese soll seine alten Krücken ersetzen, mit denen er aus Syrien kam und die nun an der Wand der Werkstatt lehnen. Muhammad sitzt ruhig da, von Aufregung ist bei ihm nichts zu spüren. Dabei ist es eine seltene Machart, auf die er sich eingelassen hat: Seine Prothese wird gedruckt.

          „Vor fünf Monaten war der Stumpf noch zu schwabbelig, da konnten wir nichts machen“, sagt Willem Moes, Meister der Orthopädietechnik. „Aber der Junge hat viel trainiert, jetzt können wir die Prothese in Angriff nehmen.“ Moes, ein Holländer mit gezwirbeltem Schnauzbart, hat Muhammads Stumpf nun vermessen, ganz klassisch mit Maßband und außerdem mit dem iPad. Muhammad braucht ein neues Bein, eines mit Ober- und Unterschenkel und auch mit einem Fuß. Ziel ist zunächst, ein Teil zu fertigen, das den Stumpf des echten Beins mit der übrigen Prothese verbindet.

          Muhammad meldete sich für Radioaufruf

          Dass dieses Stück aus dem Drucker stammen soll, ist bisher nicht üblich. In Muhammads Fall geht es darum, Forschungsergebnisse so anzuwenden, dass das Bindeglied zwischen Körper und künstlichem Kniegelenk gedruckt werden kann. Das kostet weniger. Gleichzeitig ist gedrucktes Material schnell zu fest oder zu instabil für eine Prothese. Muhammads Bein ist also ein Experiment.

          Es ist bald fünf Jahre her, dass Muhammad als Elfjähriger einen Bombenangriff nahe der Stadt Hama überlebte. Nach acht Monaten im Krankenhaus bekam er noch in Syrien die erste Prothese. Aber weil aus dem Kind von damals ein junger Mann geworden ist und sich auch der Stumpf fortwährend verändert, braucht er von Zeit zu Zeit ein neues Bein. Als Muhammad über ein paar Ecken hörte, dass jemand im Radio drei Personen suchte, die kostenlos mit einem gedruckten Exemplar versorgt werden würden, meldete er sich - als Einziger. Dabei war die Machart der Prothese für ihn wenig bedeutend. „Wenn ich wieder laufen kann, werde ich wie alle anderen sein“, sagt er. Das war es, was für ihn zählte.

          Stumpf wird gescannt

          Nachdem Willem Moes den Stumpf des Jungen gescannt hatte, übernahm die Software das, was Orthopädietechniker bisher meist an einer Gipskopie des amputierten Beins vornehmen - etwas, was im Falle Muhammads gar nicht mehr möglich wäre. Üblicherweise entwirft ein Programm aus dem Gipsabdruck ein entsprechendes Negativ - also einen auf den Stumpf in etwa passenden Schaft.

          Damit er ganz passt, muss der Fachmann noch einmal ran - das gilt für die Arbeit an einer Gipskopie des Stumpfes genauso wie für jene am Bildschirm. Der Orthopädietechniker hat bereits ein paar Erfahrungen mit der digitalen Bearbeitung. „Bei allem, was neu ist, bin ich dabei“, kommentiert Moes, der eigentlich seit drei Jahren im Ruhestand ist.

          Moes verbrachte zehn Jahre in Krisengebieten

          Ganz selbstverständlich ist seine Offenheit für den technischen Fortschritt nicht, schließlich verließ sich der Orthopädietechniker über weite Strecken seines Berufslebens hinweg ausschließlich auf das Tun seiner Hände. Wie vielen Menschen Moes in den vergangenen vier Jahrzehnten so zu einer Prothese verhalf, kann er selbst nicht so genau sagen. Zehn Jahre verbrachte er in Kriegsgebieten, er arbeitete im Kosovo und im Libanon, in Afghanistan und in Iran.

          Im 3D-Drucker schichtet eine Heißklebepistole eine Schicht Kunststoff über die andere.

          Verblichene Fotos, die er im Schrank der Werkstatt aufbewahrt, erzählen von diesen Aufenthalten. Moes musste miterleben, dass Soldaten, kaum hatten sie einen neuen Fuß, an die Front zurückgeholt wurden. Und damit nicht genug. „Dieser Job hat mich auch noch drei Ehen gekostet“, resümiert er. Und trotz alledem sagt Moes auch: „Es ist ein sehr schöner Beruf.“

          Prothese nimmt Gestalt an

          Worauf es bei einem Schaft ankommt, hat er schnell erklärt. Das Teil muss an der Leiste ausgewölbt sein und Platz für die Weichteile lassen; es darf nicht an Sitz- und Oberschenkelknochen reiben und soll von vorne ein wenig Gegendruck bieten. Dazu hatte Moes Stumpf, Muskeln und auch die Knochen ertastet und das Modell, das ihm die Software anbot, entsprechend abgeändert. Nachdem das erledigt war, schickte er die Daten ab - damit aus der digitalen Variante Wirklichkeit wird.

          Aus dem Hintergrund ertönt ein leises Summen. Es ist der Beweis dafür, dass die Prothese des Jungen langsam Gestalt annimmt. Der schwarze Kasten, der leise vor sich hin brummt, erinnert an einen Backofen, ist aber tatsächlich ein 3D-Drucker. Schon seit dem Vortag ist er ununterbrochen im Einsatz. Seit zwanzig Stunden türmt eine Heißklebepistole einen ewigen Faden flüssigen Kunststoffs zu einem schwarzen Etwas auf.

          Inzwischen gibt es fast alles aus dem 3D-Drucker

          Ganz allmählich und Schicht für Schicht erhält es seine Form. Dass der Drucker in den Räumlichkeiten der Firma Wagner in Silkerode in der Nähe von Göttingen steht, wo man üblicherweise künstliche Füße, Knie- oder auch Hüftgelenke herstellt, ist eine Premiere. Maschinenbauer der Brühler Firma Iratec haben ihn nicht nur gebaut, sondern auch dorthin geschafft. Unterstützt von Orthopädietechnikern, tüfteln die Unternehmen gemeinsam daran, Patienten, die eine Prothese brauchen, mit Hilfe solch eines Druckers zu versorgen.

          „Es ist gut möglich, dass im 3D-Druck die Zukunft der Branche liegt“, meint Willem Moes. Schließlich vergeht kaum eine Woche ohne die Meldung, dass die Geräte die Herstellung eines weiteren vertrauten Alltagsgegenstandes übernehmen. Motorräder, Häuser, Pizza - all das gibt es inzwischen gedruckt. Sogar im Weltraum experimentiert man damit, künftig soll ein Drucker an Bord der Raumstation ISS im All für Nachschub an Werkzeugen sorgen.

          Die Prothese muss noch bearbeitet werden

          Nicht erstaunlich also, dass auch Orthopädie- und Medizintechnik gewillt sind, sich das Verfahren zunutze zu machen. Nicht nur Zahnersatz, Stents oder beispielsweise Gelenke werden bisweilen gedruckt, auch die sogenannte Prothesenkosmetik, die unter dem Hosenbein dafür sorgt, dass das künstliche Bein ebenso dick wie das echte ist, kommt immer häufiger aus dem Drucker.

          Das Gebilde, das im Gehäuse des Druckers in Silkerode entstanden ist, hat auf den ersten Blick allerdings mehr Ähnlichkeit mit einer Salatschüssel als mit einem Bein. Seine Beschaffenheit erinnert an eine Vinyl-Schallplatte, nur sind die Rillen viel feiner. Das wird Muhammads Oberschenkelschaft. Bei der Anprobe steht der Junge auf dem gesunden Bein, den Stumpf mit dem Schaft darüber hat er auf einer Halterung abgestützt. Zufrieden ist er aber noch nicht. „Es tut weh“, lässt er Moes auf Englisch wissen und zeigt auf die Innenseite seines Oberschenkels. An diesem Tag wird die Prothese also doch nicht mehr fertig - der Orthopädietechniker muss zur Nachbearbeitung noch einmal ran.

          Die Materialkosten für eine Prothese aus dem 3D-Drucker sind gering. Doch die Prothese muss auch alltagstauglich sein.

          Geringe Materialkosten

          Dass ein weiterer Schaft gedruckt werden muss, ist zwar umständlicher als erhofft, fällt aber kostentechnisch kaum ins Gewicht. Das Material, aus dem der Schaft gefertigt ist - ein Kunststoff auf Milchsäurebasis namens Polylactid A -, ist gerade einmal 10 Euro wert. Das gilt vielen als Argument für eine gedruckte Prothese: dass die Materialkosten und irgendwann, wenn mehr Kenntnisse vorliegen, auch die Arbeitskosten geringer sind als bei einer konventionellen Prothese.

          Dazu kommt, dass sich die einzelnen Teile jederzeit unkompliziert und schnell wiederherstellen lassen. Bekommt die Prothese etwa im Karibikurlaub einen Sprung, kann der Orthopädietechniker von zu Hause aus die passenden Daten schicken, und das Teil ist schnell ausgetauscht - sofern am Ferienort ein Drucker steht. Dass es weniger physischen Platz erfordert, Daten abzuspeichern, als die Gipsstümpfe aller Kunden in großen Regalen zu lagern, kann vor allem für innerstädtische Orthopädiebetriebe ein Vorteil sein, wo die Mieten hoch sind.

          Beinprothesen müssen alltagstauglich sein

          Doch trotz alledem ist die gedruckte Prothese bisher kein gängiges Produkt. „In Deutschland sind es vielleicht dreißig oder vierzig Menschen, die eine gedruckte Beinprothese tragen“, erzählt Michael Schäfer, Vorstandsmitglied des Bundesinnungsverbands der Orthopädietechniker. Es sind Einzelfälle, oft im Rahmen von Forschungsprojekten, bei denen Menschen mit einer gedruckten Beinprothese oder einem gedruckten Beinschaft ausgestattet wurden. „Es gibt noch keine Firma, die das bei Alltagsprothesen standardmäßig macht“, sagt Schäfer, der in seinen Werkstätten selbst auch schon mit der neuen Technologie gearbeitet hat.

          „Es ist nur eine Frage der Zeit, bis wir stärker von den Druckern profitieren“, ist zwar auch er überzeugt, aber es hat Gründe, dass gedruckte Prothesen noch selten sind: „Die Materialvielfalt ist im Moment noch eingeschränkt, und auch die Anpassungsfähigkeit der Werkstoffe ist noch nicht optimal.“ Eine Beinprothese, die alltagstauglich ist, muss komfortabel und angenehm zu tragen sein, zum Beispiel auch, wenn man lange sitzt. Andererseits sollte sie den mechanischen Belastungen des Alltags standhalten. Während hierfür bei Prothesen bisher mehrere Materialien eingesetzt werden - und etwa Silikon für Weichheit sorgt und ein Carbon-Container für Stabilität -, arbeiten Drucker zumeist nur mit einem einzigen Werkstoff. Nur durch den Druck dicker und dünner Stellen, erklärt Schäfer, lasse sich momentan Einfluss auf Flexibilität und Festigkeit nehmen.

          Material ist ein Problem für tragende Teile

          „Aber wenn man ein hartes Material wie Polyamid dünn druckt, dann ist es zwar flexibler, aber auch nicht mehr so stabil. Wenn man umgekehrt ein weiches Material dick druckt, ist es zwar fest, aber auch nicht mehr so anpassungsfähig“, fasst Schäfer zusammen. Vor allem für tragende Teile ist das oft ein Problem. Weil Armprothesen einer vergleichsweise geringen Last ausgesetzt sind, dürfte der 3D-Druck künftig vor allem hier immer häufiger eingesetzt werden.

          Bei Beinprothesen hingegen ist es komplizierter: Ein Oberschenkelschaft muss so stabil sein, dass er einen großen Teil der Körperlast tragen kann. Vor allem bei wasserfesten Beinprothesen - die zum Duschen oder zum Schwimmen getragen werden - sei der 3D-Druck vielversprechend, meint Schäfer. Die Alltagstauglichkeit gedruckter Beinprothesen hingegen ist derzeit noch eine große Herausforderung.

          Orthopädie arbeitet mit Maschinenbauern zusammen

          Dass Muhammad mit seinen sechzehn Jahren bald hundert Kilo auf die Waage bringt, erleichtert die Arbeit also nicht. Bei der nächsten Anprobe ist der Spätsommer längst dem Herbst gewichen, sie findet in einem Heidelberger Industriegebiet statt. Das Sanitätshaus Mayer & Rexing, das dort seinen Sitz hat, beteiligt sich ebenfalls an der Versorgung des Jungen.

          Ein Maschinenbauer von Iratec passt die Prothese nochmal an.

          Seit mehreren Jahren arbeiten die Heidelberger Orthopädietechniker gemeinsam mit den Maschinenbauern von Iratec im Bereich der Entwicklung, bei Muhammads Prothese soll nun eigene und fremde Forschungserfahrung im wahrsten Sinne des Wortes zum Tragen kommen. Willem Moes hat die überarbeiteten Daten für Muhammads neuen Schaft an seine Kollegen geschickt. In einem neonerleuchteten Raum, in dem ein Dutzend Orthopädietechniker misst, feilt oder klebt, ging er diesmal in Druck.

          Neue Ideen für das Material

          „Der Drucker wird das Handwerk nicht ersetzen“, sagt Christian Krüger, Orthopädietechnikermeister. Damit Muhammads gedruckter Schaft seinem Gewicht auch sicher gewachsen sein wird, hat sich Krüger etwas einfallen lassen: Er hat ihn doppelwandig gedruckt und den Hohlraum mit Acrylharz gefüllt. „Am Material scheitert es also nicht“, meint Krüger.

          Die entscheidende Frage lautet vielmehr: Passt der Schaft? Muhammad trägt darunter zwar eine Art Strumpf aus Silikon, aber als er ihn anprobiert, schneidet ihn der Rand des Schafts immer noch. Christian Krüger verschwindet damit wieder in die Werkstatt, er polstert die Kante aus. Dann folgt ein neuer Versuch - diesmal sei es schon besser, meint Muhammad. Kaum ist der gedruckte Oberschenkel des Jungen mit Knie, Unterschenkel und Fuß verbunden, macht sich Muhammad auf den Weg.

          Muhammad kann wieder gehen

          Zunächst setzt er vorsichtig einen Fuß vor den andern, noch immer hinkend zwar und zusätzlich mit Krücken, dann aber mit immer größeren Schritten. „Er wird übermütig“, kommentiert der Orthopädietechniker. „Mach langsam“, ermahnt er ihn.

          Zwei Wochen später braucht Muhammad die stützenden Krücken nicht mehr. Er sinkt nicht mehr ein, wenn er mit dem rechten Bein vorangeht, und rollt auf dem künstlichen Fuß ab, als hätte er schon immer zu ihm gehört. Was er wollte, wäre also geschafft. Er geht voran, Schritt für Schritt. Beinahe so wie andere Menschen auch.

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