Zusammenfassung
Open-Source-Medizinprodukte (OSMDs) sind dank Fortschritten bei computergestützten Design-, Simulations- und Fertigungssoftwareressourcen (CAD-CAE-CAM), Fortschritten in der Fertigungstechnologie, einschließlich des Aufkommens flexibler Produktionssysteme und der additiven Fertigung, sowie Verbesserungen in der medizinischen Bildgebungstechnologie und der entsprechenden Verarbeitungssoftware entstanden. All diese parallelen Innovationen haben die Personalisierung von Medizinprodukten und ihre kostengünstige und schnelle Herstellung ermöglicht, wobei in vielen Fällen werkzeuglose Verfahren eingesetzt werden. Sie machen auch den Entwurf und die Herstellung komplex geformter Geometrien, wie sie in vielen Fällen für die Interaktion mit dem menschlichen Körper erforderlich sind, technisch und wirtschaftlich realisierbar. Darüber hinaus haben sich in den letzten Jahrzehnten Computermodellierungstools immer weiter verbreitet und eine Fülle von recht preisgünstigen Designressourcen, Bildgebungswerkzeugen und Fertigungssystemen entwickelt, darunter viele Arten von additiven Fertigungstechnologien, die eine unkomplizierte Konstruktion und Fertigung unter Verwendung einer bemerkenswerten Vielfalt von Polymeren, Keramiken, Legierungen und Biomaterialien ermöglichen, die sich in vielen Fällen für medizinische Zwecke eignen. Dieses Kapitel befasst sich mit den wichtigsten Technologien und Methoden für die Personalisierung von OSMD, wobei besonderes Augenmerk gelegt wird auf verfügbare Open-Source- und frei zugängliche Designsoftware, computergestützte Modellierungstools, Hardware und Software für die medizinische Bildgebung und damit verbundene kostengünstige Fertigungstechnologien.
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Literatur
3D matter made to order cluster of excellence, Karlsruhe Institute of Technology and Heidelberg University. https://www.3dmattermadetoorder.kit.edu/. Zugegriffen im December 2023.
Ahluwalia, A., De Maria, C., Madete, J., Díaz Lantada, A., Makobore, P. N., Ravizza, A., Di Pietro, L., Mridha, M., Munoz-Guijosa, J. M., Chacón Tanarro, E., et al. (2018a). Biomedical engineering project based learning: Euro-African design school focused on medical devices. International Journal of Engineering Eduction, 34, 1709–1722.
Ahluwalia, A., De Maria, C., & Díaz Lantada, A. (2018b). The Kahawa declaration: A manifesto for the democratization of medical technology. Global Health Innovation, 1, 1–4.
Baharuddin, M. Y., Salleh, S.-H., Zulkifly, A. H., Lee, M. H., & Mohd Noor, A. (2014). Morphological study of the newly designed cementless femoral stem. BioMed Research International, 2014. https://doi.org/10.1155/2014/692328
Bergmann, G., Bender, A., Dymke, J., Duda, G., & Damm, P. (2016). Standardized loads acting in Hip implants. PLOS ONE, 11(5), 1–23. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0155612
Carter, L. W., Stovall, D. O., & Young, T. R. (1995). Determination of accuracy of preoperative templating of noncemented femoral prostheses. Journal of Arthroplasty, 10(4), 507–513. https://doi.org/10.1016/s0883-5403(05)80153-6
Crooijmans, H. J. A., Laumen, A. M. R. P., van Pul, C., & van Mourik, J. B. A. (2009). A new digital preoperative planning method for total hip arthroplasties. Clinical Orthopaedics, 467(4), 909–916. https://doi.org/10.1007/s11999-008-0486-y
Díaz Lantada, A., & Lafont Morgado, P. (2012). Rapid prototyping for biomedical engineering: Current capabilities and challenges. Annual Review of Biomedical Engineering, 14, 73–96.
Drosos, G. I., & Touzopoulos, P. (2019). Short stems in total hip replacement: Evidence on primary stability according to the stem type. HIP International, 29(2), 118–127. https://doi.org/10.1177/1120700018811811
Gilligan, I., Chandraphak, S., & Mahakkanukrauh, P. (2013). Femoral neck-shaft angle in humans: Variation relating to climate, clothing, lifestyle, sex, age and side. Journal of Anatomy, 223(2), 133–151. https://doi.org/10.1111/joa.12073
Gombár, C., Janositz, G., Friebert, G., & Sisák, K. (2019). The De Puy ProximaTM short stem for total hip arthroplasty – Excellent outcome at a minimum of 7 years. Journal of Orthopaedic Surgery, 27(2), 2309499019838668. https://doi.org/10.1177/2309499019838668. http://www.aylward.org/notes/open-access-medical-image-repositories
Iguchi, H., Hua, J., & Walker, P. S. (1996). Accuracy of using radiographs for custom hip stem design. Journal of Arthroplasty, 11(3), 312–321. https://doi.org/10.1016/S0883-5403(96)80084-2
Jansen, P. (2014). Open source CT scanner. Make, 38, 112.
Morales de Cano, J., Vergara, P., Valero, J., & Clos, R. (2018). Utilización de los vástagos metafisarios „Próxima“ DePuy: nuestra experiencia a más de cinco años. Acta Ortopédica Mex., 32, 88–92.
Munoz-Guijosa, J. M., Zapata Martínez, R., Martínez Cendrero, A., & Díaz Lantada, A. (2020). Rapid prototyping of personalized articular orthoses by lamination of composite fibers upon 3D-printed molds. Materials, 13(4), 939.
Murgen: Open source ultrasound imaging. (o.J.). https://hackaday.io/project/9281-murgen-open-source-ultrasound-imaging. Zugegriffen im December 2023.
Niezen, G., Eslambolchilar, P., & Thimbleby, H. (2016). Open-source hardware for medical devices. BMJ Innovations, 2, 78–83.
Noble, P. C., Alexander, J. W., Lindahl, L. J., Yew, D. T., Granberry, W. M., & Tullos, H. S. (1988). The anatomic basis of femoral component design. Clinical Orthopaedics., 235, 148–165.
Open source magnetic resonance imaging. (o.J.). https://www.opensourceimaging.org/. Zugegriffen im December 2023.
Rinaldi, G., Capitani, D., Maspero, F., & Scita, V. (2018). Mid-term results with a neck-preserving femoral stem for total hip arthroplasty. HIP International, 28(2), 28–34. https://doi.org/10.1177/1120700018813216
Rubin, P., Leyvraz, P., Aubaniac, J., Argenson, J., Esteve, P., & de Roguin, B. (1992). The morphology of the proximal femur. A three-dimensional radiographic analysis. Journal of Bone and Joint Surgery, 74-B(1), 28–32. https://doi.org/10.1302/0301-620X.74B1.1732260
Sabatini, A. L., & Goswami, T. (2008). Hip implants VII: Finite element analysis and optimization of cross-sections. Materials & Design, 29(7), 1438–1446. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2007.09.002
Santori, N., Lucidi, M., & Santori, F. S. (2006). Proximal load transfer with a stemless uncemented femoral implant. Journal of. Orthopaedics Traumatology, 7(3), 154–160. https://doi.org/10.1007/s10195-006-0141-x
Santori, N., Albanese, C. V., Learmonth, I. D., & Santori, F. S. (2018). Bone preservation with a conservative metaphyseal loading implant. HIP International. https://doi.org/10.1177/112070000601603S04
Solórzano, W., Ojeda, C., & Diaz Lantada, A. (2020). Biomechanical study of proximal femur for designing stems for total hip replacement. Applied Science, 10(12). https://doi.org/10.3390/app10124208
Toth, K., & Sohar, G. (2013). Short-stem hip arthroplasty. In P. Kinov (Hrsg.), Arthroplasty – Update. InTech.
Wilkinson, M. D. (2016). Comment: The FAIR guiding principles for scientific data management and stewardship. Scientific Data, 3(160018), 1–9.
Danksagungen
Diese Forschung wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 731053 finanziert: „UBORA: Euro-African Open Biomedical Engineering e-Platform for Innovation through Education“, die auch die Teilnahme von Adrián Martínez und Rodrigo Zapata an dieser Studie finanziert. Wir danken Herrn Pedro Ortego García für seine kontinuierliche Unterstützung bei Rapid-Prototyping-Aufgaben und Fertigungsprozessen.
William Solórzano dankt dem Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica (FONDECYT) von Peru, der über den Vertrag N°316-2019 ein 3-monatiges Praktikum im Labor für Produktentwicklung an der Universidad Politécnica de Madrid finanziert hat.
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Díaz Lantada, A., Solórzano, W., Martínez Cendrero, A., Zapata Martínez, R., Ojeda, C., Munoz-Guijosa, J.M. (2023). Methoden und Technologien für das personalisierte Design von Open-Source-Medizinprodukten. In: Ahluwalia, A., De Maria, C., Díaz Lantada, A. (eds) Entwicklung von Open-Source-Medizinprodukten. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-26028-5_9
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Publisher Name: Springer, Cham
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Online ISBN: 978-3-031-26028-5
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