Ein neues Bein für Joan


30 Millionen Menschen in Entwicklungsländern brauchen eine Prothese oder ein anderes orthopädisches Hilfsmittel. Kann ihnen 3D-Technologie helfen?

Von Benjamin Breitegger (Text) und Jelca Kollatsch (Fotos und Videos)

Auf dem Rücksitz eines der Zehntausenden Motorradtaxis in Kampala ändert sich Joan Gwokyalyas Leben schlagartig. Hupen dröhnen durch den dichten Verkehr der ugandischen Hauptstadt. Falschfahrer nehmen Abkürzungen. Gwokyalyas Fahrer schlängelt sich zwischen Autos und Bussen hindurch, als es sie zu Boden reißt.

Stunden später liegt sie im staatlichen Krankenhaus. Ein Bus hatte das Motorrad gerammt, der Fahrer war auf der Stelle tot. Gwokyalya überlebt, aber die Ärzte müssen ihr linkes Bein unterhalb des Knies amputieren. "Ich hatte eine Tetanusinfektion, die sich auf mein Bein ausgeweitet hat", erzählt die heute 25-Jährige, drei Jahre nach dem Unfall. Sie sitzt im Garten des Corsu, einer der führenden Rehabilitationskliniken in Ostafrika. Es ist der Ort, an dem ihr Leben, das durch den Unfall aus den Fugen geraten war, wieder neuen Halt gewann.

Das Corsu-Krankenhaus in Kampala.

In vielen Entwicklungsländern sind Verletzungen durch Verkehrsunfälle - neben Diabetes, Infektionen und Tumoren - eine der Hauptursachen für Amputationen. Manche Menschen werden auch mit fehlenden Gliedmaßen geboren oder sind Opfer von Landminen. Rund 30 Millionen Menschen in diesen Ländern, so schätzt die Weltgesundheitsorganisation, bräuchten orthopädische Hilfsmittel. Aber viele können sich diese nicht leisten. In Ländern wie Uganda fehlt es zudem oft an Experten, an Material und an Prothesenzentren.

Hoffnung setzen Spezialisten seit einiger Zeit in 3D-Drucker. So auch am Corsu, wo ein Orthopädietechniker Gwokyalyas Beinstumpf scannt. Mit einem handgroßen Gerät fährt er die Amputationsstelle ab, kontrolliert das Ergebnis direkt auf einem Laptopbildschirm. Gwokyalya verfolgt jede seiner Bewegungen aufmerksam. Sie ist eine von rund einhundert Patienten in Uganda, die an einer klinischen Studie des Corsu-Krankenhauses teilnehmen, das 2009 auch mit Hilfe von Spenden aus Deutschland eröffnet wurde. Seit zwei Jahren testen dort Orthopädietechniker in Zusammenarbeit mit der kanadischen Nichtregierungsorganisation Nia Technologies und der Universität Toronto Prothesenschäfte aus dem 3D-Drucker.

Fotostrecke: Joan Gwokyalyas Leben mit dem neuen Bein


Ein Schaft, also das Verbindungsstück zwischen Stumpf und künstlichem Bein, muss immer individuell hergestellt werden. Das passiert traditionell mit einem Gipsabdruck und ist aufwendig. Beinstümpfe zu scannen und Schäfte drucken zu lassen, verspricht den vier Orthopädietechnikern am Corsu, effektiver arbeiten – und so mehr amputierten Menschen helfen zu können.

Die Technologie ist einfach: Nachdem ein Orthopädietechniker den Beinstumpf gescannt hat, bearbeitet er das 3D-Modell am Computer. Mit einer speziellen Software schickt er den Befehl an den Drucker. Nach mehreren Stunden ist der Schaft gedruckt und kann mit einem Plastikbein etwa vom Roten Kreuz verbunden werden.

Gwokyalya erinnert sich, dass ihre neue Prothese nach wenigen Stunden angepasst war. Eine andere Prothese, die sie zuvor für ihr nur spärlich vorhandenes Geld gekauft hatte, war zu schwer gewesen und hatte ihr Schmerzen verursacht. Sie hatte sie längst abgelegt und gegen Krücken eingetauscht. Ihr neues Bein fühlte sich dagegen anders an, leichter. "Ich war glücklich", sagt sie, "weil ich wieder gehen konnte." Dass ihr Bein als eines der ersten in Uganda aus einem Drucker kam, war für sie nebensächlich.

Zwischen Hoffnung und Hype


3D-Technologie ändert die Medizin längst schrittweise: Experten erstellen bereits digitale Modelle von Organen und Tumoren und drucken Arm- und Fingerschienen. Forscher der ETH Zürich stellten im Sommer das erste weiche künstliche Herz aus Silikon im 3D-Druckverfahren her. Es hielt allerdings nur 3000 Schläge lang. Das sogenannte Bio-Printing geht noch eine Stufe weiter. "Bio-Tinte", bestehend aus Patientenzellen und Polymeren, soll es in Zukunft ermöglichen, menschliches Gewebe und Organe zu drucken.

In der Prothetik ist die Technologie einfacher, und sie verspricht Vorteile: Beinstümpfe zu scannen statt einzugipsen, kann für Kinder weniger traumatisierend sein. In Entwicklungsländern können Experten abgelegene Gegenden aufsuchen und dort Maße nehmen. Statt einem Gipsabdruck können sie das digitale, mehrere Megabyte große 3D-Modell am Computer in die Werkstatt mitnehmen - oder es online verschicken; es kann theoretisch weltweit angepasst und gedruckt werden.

Video: Orthopädie-Techniker Jenan Taremwa über Vor- und Nachteile der 3D-Technologie


"Damit können wir Rehabilitationsangebote in Gegenden bringen, in denen die Menschen bisher keinen Zugang hatten", schwärmt der französische Orthopädietechniker Jérôme Canicave. Er berät Handicap International, eine Hilfsorganisation, die sich weltweit für Menschen mit Behinderungen einsetzt und 2016 eine Pilotstudie mit 19 Patienten in drei Ländern durchführte. Als Projektleiter überwachte Canicave per Computer, wie Mitarbeiter Prothesen in Syrien anpassten. "Die Technik ist vor allem für humanitäre Notsituationen geeignet", sagt er. Doch er sieht sie auch als Teil einer Lösung für unterversorgte Regionen, neben mehr Werkstätten und Orthopädietechnikern.

Handicap beauftragte die Firma ProsFit, mit Sitz in Bulgarien, welche die Schäfte für Unterschenkelprothesen mit einem mehrere Hundertausende Euro teuren Industriegerät in Großbritannien drucken ließ. Ihre Qualität übertraf jene von konventionell hergestellten, sagt Canicave, die Patienten fanden sie außerdem angenehmer zu tragen.

Von den mit billigeren 3D-Druckern hergestellten Modellen hingegen haben viele noch ein Problem: Sie sind instabil und brechen schnell. Dauerhaft können Patienten sie noch nicht tragen. Das ging auch Joan Gwokyalya so. Ihre Prothese hielt nur drei Wochen, dann war sie kaputt. Dabei hatte Gwokyalya noch Glück. Ihr ist dabei nichts passiert. Denn Amputierte können stürzen und sich schwer verletzen, wenn Prothesen brechen. Die mangelnde Stabilität ist das größte Risiko der Schäfte aus dem 3D-Drucker.

Der Orthopädietechniker Uli Maier warnt daher vor einem 3D-Hype. Er arbeitet für Otto Bock, einen der größten Medizintechnik-Konzerne weltweit. "Die Technologie hat ein Wahnsinnspotential", findet Maier. Aber er ärgert sich über Techniker ohne orthopädietechnische Ausbildung, die behaupten, künstliche Gliedmaßen in ein paar Stunden drucken zu können.

Fotostrecke: Im "Open Innovation Space" in Berlin erforschen Maier und seine Kollegen für Otto Bock Prothesen aus dem 3D-Drucker.


"Eine Beinprothese zu bauen, heißt noch nicht, dass man darin laufen kann. Wenn man darin laufen kann, heißt das noch nicht, dass man das ein halbes Jahr lang tun kann", sagt Maier. Noch seien die verschiedenen Materialien, mit denen günstige 3D-Drucker arbeiten, zu schwach.

In einem Team von sieben Leuten forscht Maier in Berlin daran, Unterschenkelprothesen zu drucken. Erste Produkte hielten zwar Tests stand, marktreif sind sie aber noch nicht. "Noch können wir keine Beinprothesen drucken, welche die Belastungsnormen erfüllen", sagt Maier.

Die Low-Budget-Hand


Neben hochwertigen Medizinprodukten umfasst das Innovationsgebiet auch Erfindungen von Technikern, die möglichst kostengünstig drucken wollen. Wer sich in Deutschland mit Prothesen aus dem 3D-Drucker für Entwicklungsländer beschäftigt, stößt auf Karim Abbas, Student für Produktentwicklung im Maschinenbau an der FH Aachen. Für seine Bachelorarbeit hat er eine mechanische Prothese entwickelt, für Menschen, die etwa am Handgelenk amputiert wurden. Rund 150 Euro soll sie kosten, der Prototyp ist ein runder Greifarm.

"Doch vor allem die Optik ist entscheidend für die Träger", sagt Abbas. Ein Team von Studenten arbeitet nun an einer Fünf-Finger-Hand, um sie anschließend in einem Sanitätshaus in Marokko auf den Markt zu bringen. Zudem haben die Tüftler eine Schmuckprothese designt, die eine Hand optisch ersetzt, aber keine Funktion hat.

Fotostrecke: Wie Studierende aus Aachen günstige Prothesen entwickeln.


Weltweit gibt es einige kleine Low-Budget-Initiativen wie jene von Abbas, die nicht an wissenschaftliche Forschung geknüpft sind. Die bekannteste nennt sich E-Nable-Projekt. Vor fünf Jahren druckte der amerikanische Künstler Ivan Owen eine Hand aus dem 3D-Drucker für einen südafrikanischen Jungen. Sie war rein mechanisch, bunt, günstig und sah aus wie eine Spielerei aus einem Science-Fiction-Film.

Es war der Start der "Enabling the Future"-Bewegung, einem lose zusammengeschlossenen Netzwerk von Tausenden Mitgliedern weltweit, die mit Hilfe von 3D-Druckern günstige Handprothesen herstellen. Ehrenamtliche mit Zugang zur Technik und Interessierte finden sich über eine Website. Kinder, die aufgrund ihres Wachstums öfters neue Prothesen brauchen, können sich Designs aussuchen, die Herstellungskosten sind vernachlässigbar.

"E-Nable-Hände sind gut, um Kinder zu motivieren", findet auch der Orthopädietechniker Maier. "In Funktion und Stabilität sind sie jedoch stark eingeschränkt." Weil es rein mechanische Plastikteile sind, könne man sie nicht vergleichen mit medizinischen Produkten, die Funktionen von Gliedmaßen wiederherstellen sollen. "Prothese ist nicht gleich Prothese", sagt Maier. Doch es sei wertvoll, dass der 3D-Druck Menschen, die helfen wollen, mit Menschen, die Hilfe benötigen, zusammenführt - und alle gemeinsam an einer Lösung arbeiten.

Video: David Naggi, Direktor des Corsu-Krankenhaus, über die Zukunftschancen von Prothesen aus dem 3D-Drucker.


In Uganda ist das Ziel für die Zukunft, belastbare und dauerhaft stabile Beinprothesen herzustellen. Die Experten dort arbeiten mit 2500-Dollar-Druckern und einer eigens für dieses Projekt entwickelten Software. Die Lösung muss so praktikabel wie verlässlich und kostengünstig sein - noch ist sie nicht ausgereift. Manchmal fallen Strom und damit die Drucker aus. Weil die Prothesenschäfte noch zu instabil sind, tragen sie Studienteilnehmerinnen maximal vier Wochen. Danach bekommen sie eine Standardprothese kostenfrei.

Joan Gwokyalya geht damit nun kleinere Strecken. Sie kann wieder Wasserkanister schleppen und sich bücken, um Wäsche zu waschen. "Und ich kann meinen Sohn wieder auf den Arm nehmen", sagt sie und lächelt. Der acht Monate alte Jeremiah sitzt auf ihrem Schoß, in ihrer neuen Einzimmerwohnung, nur wenige Schritte von einer Hauptverkehrsstraße entfernt. Die Motorradtaxis rasen dort ständig hin und her. Gwokyalya machen sie nach wie vor Angst, aber sie benutzt sie trotzdem, wenn sie muss. Sie hat sich zurechtgefunden in ihrem neuen Leben, mit ihrem neuen Bein.

Impressum

Text: Benjamin Breitegger

Fotos und Videos: Jelca Kollatsch

Redaktion: Heike Le Ker, Anna Behrend

Videoredaktion: Marvin Rishi Krishan, Layla Sboron

Bildredaktion: Theresa Lettner

Dokumentation: Almut Cieschinger

Schlussredaktion: Lena Ekelund

Programmierung: Anna Behrend



Diese Reportage ist Teil des Projekts Expedition #ÜberMorgen.