Mensch und Maschine in perfekter Harmonie: HANK Exoskelett und AM verbessern die Ergebnisse bei der Gangrehabilitation

Eine Reha ist oft ein zermürbender Prozess mit einigen Hindernissen auf dem Weg dorthin. Außerdem ist der Weg zur Genesung bei jedem Patienten einzigartig. HANK, ein Exoskelett für die unteren Gliedmaßen von GOGOA, das aus 3D-gedruckten Teilen besteht, ist eine ergänzende Lösung, die den Patienten ein konstantes Gangbild bietet und so die herkömmlichen Rehabilitationszeiten drastisch verkürzt und die Ergebnisse der Patienten verbessert.

Die Herausforderung
Schnelle Entwicklung eines personalisierten Exoskeletts zur Unterstützung von Patienten bei der Rehabilitation des Gehens

Woran denken Sie, wenn Sie "Exoskelett" hören? Oft assoziiert man mit dem Wort Bilder von Helden und verstärkter Kraft - Exoskelette kommen in Blockbustern wie Avatar und Aliens vor. Exoskelette kommen jedoch auch im medizinischen Bereich zum Einsatz, wo es um die Rehabilitation von Patienten geht. Dies ist der Bereich, in dem sich HANK auszeichnet.

"HANK ist eine Anspielung auf das Wort HANKA, was in der baskischen Sprache "Bein" bedeutet: ein passender Name, da es Patienten einen zusätzlichen Schub auf ihrem Weg zur Genesung geben soll", sagt Carlos Fernández, CEO und Gründungspartner von GOGOA. "Außerdem trägt es den Namen eines kleinen Wissenschaftlers und Erfinders", schmunzelt er.
HANK unterstützt Patienten, die sich von Rückenmarksverletzungen, neurodegenerativen Erkrankungen oder zerebrovaskulären Unfällen (z. B. Schlaganfällen) erholen, indem es ihnen hilft, wieder laufen zu lernen.

Das Hank Exoskelett hilft einem Patienten beim Gehen

Das Exoskelett fördert die Neuroplastizität, eine Fähigkeit, die es dem Gehirn erlaubt, sich im Laufe der Zeit zu verändern. Es stimuliert auch die Neuprogrammierung der Motoneuronen, einen Prozess, bei dem die Muskeln und Nervenbahnen des Patienten allmählich so umprogrammiert werden, dass sie durch geringere oder verzerrte elektrische Signale aktiviert werden, die vom Gehirn an die betroffenen Körperbereiche gesendet werden. Diese beiden Faktoren sowie die individuelle Anpassung an den jeweiligen Patienten ermöglichen es den Nutzern, durch Wiederholung und geringfügige Anpassungen des individuellen Gangbildes schrittweise die Mobilität ihrer unteren Gliedmaßen zu verbessern. Dadurch verkürzt sich die Genesungszeit mit dieser speziellen Ausrüstung drastisch. Dieses bahnbrechende Exoskelett hätte jedoch ohne den Einsatz von additiver Fertigung (AM) und Rapid Prototyping nur schwer mit den Ambitionen von GOGOA Schritt halten können.

Die Lösung
Flexibles AM-inspiriertes Exoskelett aus PA 12 mit MJF-Technologie

GOGOA lernte den 3D-Druck kennen, als das Team an einem zweiwöchigen Programm für Start-ups teilnahm, das von HP organisiert wurde. Nach der Veranstaltung empfahl HP Materialise. "Bei Materialise haben wir das richtige Material und die richtige Verarbeitung gefunden. Andere 3D-Drucker, die wir für unsere Prototypen ausprobiert haben, konnten das von uns gewünschte Maß an Flexibilität und Qualität der Verarbeitung nicht erreichen", sagt Carlos.

Das Einzigartige an HANK ist, dass fast alle Außenkomponenten und Elemente im Inneren des Akkus 3D-gedruckte Teile verwenden. "Wir haben PA 12 und die Multi Jet Fusion (MJF) Technologie verwendet. Dieses Material ist flexibel, und dank des Rapid Prototyping ist der 3D-Druck ein schneller, effizienter und wirtschaftlicher Weg, um unser Design zu überarbeiten - insbesondere im Vergleich zum Spritzguss", erklärt Carlos.

Mithilfe von Rapid Prototyping hat das GOGOA-Team innerhalb weniger Wochen personalisierte 3D-gedruckte Kunststoffteile erstellt, die sich mit den Metallkomponenten des Exoskeletts verbinden lassen - eine Leistung, die für den Produktionszyklus von großer Bedeutung ist. "Wir konnten die meisten Prototyping-Schritte durchführen und uns die verschiedenen Technologien auf der Materialise-Website ohne Probleme ansehen. Dies führte zu einem reibungsloseren Fertigungsprozess mit AM insgesamt. Alle Zweifel oder Fragen, die wir hatten, wurden vom Support-Team für die Fertigung schnell beantwortet", sagt Galder Arego, Business and Brand Strategist bei GOGOA.

"Wir sind wirklich beeindruckt von der Kundenbetreuung und dem technischen Support: Die Designexperten gaben uns einige Tipps zur Optimierung unserer Designs und halfen uns bei den Formalitäten für die ISO13485-Zertifizierung. Da wir das erste europäische Exoskelett-Unternehmen sind, das CE-zertifiziert ist, ist es ein echter Vorteil, einen lokalen Lieferanten zu haben, der mit den Vorschriften für die Herstellung solch spezieller medizinischer Geräte vertraut ist." Die Zertifizierung eröffnet GOGOA neue Geschäftsmöglichkeiten auf verschiedenen Märkten. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, eine zweigleisige Strategie zu verfolgen und HANK in den MOVEX CLINICS und anderen medizinischen Einrichtungen weltweit einzusetzen.

Das Ergebnis
Ein maßgeschneidertes, leichtes Exoskelett, das sich perfekt an das Gangbild des Patienten anpasst

GOGOA verfügt über eine Reihe von Exoskeletten für Industrie- und Freizeitaktivitäten wie z. B. Skifahren, bei denen unsere 3D-gedruckten Teile zum Einsatz kommen; HANK wurde jedoch mit dem Gedanken an additive Verfahren gebaut. "Wir haben das Design in 3D modelliert und die Prototypen mit AM erstellt, wobei wir verschiedene Formen und Umgestaltungen ausprobierten, um das Skelett zu perfektionieren. Der 3D-Druck eignet sich hervorragend für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien. Hätten wir dasselbe Verfahren mit Spritzguss versucht, hätte es einfach nicht funktioniert", erklärt Galder.

GOGOA nutzte unsere Fertigungskapazitäten, um etwa 15 kundenspezifische 3D-gedruckte Teile für HANK zu produzieren, darunter Komponenten für den Rucksack, die Halterungen für die Stützen - um den Fuß, den Knöchel und den Oberschenkel - und die Verbindungsstücke.

"Bei Materialise haben wir die richtige Passform in Bezug auf Material und Verarbeitung gefunden. Andere 3D-Drucker, die wir für unsere Prototypen ausprobiert haben, konnten das von uns gewünschte Maß an Flexibilität und Qualität der Verarbeitung nicht erreichen."
- Carlos Fernández, CEO und Gründungspartner von GOGOA

Das Team konnte aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften wählen, was letztlich den Design- und Fertigungsprozess beschleunigte. "Es gibt das Missverständnis, dass der 3D-Druck auf einige wenige Materialien und Lösungen beschränkt ist, aber das ist nicht der Fall. Materialise hat eine Vielzahl von Materialien, Lösungen und Oberflächen auf der Website katalogisiert, so dass Sie die richtige Option für Ihr spezielles Design entdecken können."

Tatsächlich hat sich die Sicht des Unternehmens auf den 3D-Druck zusammen mit unserer Partnerschaft weiterentwickelt. GOGOA hat weiter mit noch mehr AM-Materialien experimentiert, um HANK zu verfeinern und eine neue Version zu entwickeln: HANK+.

"HANK+ verwendet dasselbe Grundgerüst und dieselben 3D-gedruckten Teile - wie die Griffe, Verbindungen und Rucksackhalterungen - wie HANK. Dennoch ist es uns gelungen, das Design zu straffen, einige externe Lichter hinzuzufügen, um den Patienten die Navigation in dunkleren Umgebungen zu erleichtern, und es sogar ästhetisch ansprechender zu gestalten", sagt Carlos. Dieses Exoskelett der nächsten Generation soll im Sommer 2023 auf den Markt kommen, aber die Patienten profitieren schon jetzt von seinem älteren Bruder.

"HANK ist ein Exoskelett, das sich wirklich perfekt an den Patienten anpasst und genau die richtigen Kräfte und Gangmuster auf den Benutzer überträgt. Andere Exoskelette können diese Informationen nicht so genau übertragen. Mit Hilfe des 3D-Drucks haben wir ein Produkt entwickelt, das die Genesungszeit der Patienten erheblich verkürzt und die Ergebnisse positiv beeinflusst. HANK ist das leichteste und fortschrittlichste Exoskelett für die unteren Gliedmaßen auf dem Markt und das einzige der Welt mit sechs motorisierten Gelenken und einem adaptiven Gangbild. Es ist der beste Weg, Patienten zu rehabilitieren. Unsere revolutionäre Technologie geht über herkömmliche Methoden hinaus und ermöglicht es uns, zufriedenstellendere Ergebnisse zu erzielen. Jetzt können Patienten mit verschiedenen Behinderungen schnell ihre Selbstständigkeit zurückgewinnen und ihre Lebensqualität verbessern. Für mich ist das eine echte Genugtuung", sagt Carlos.

Wenn Sie also das nächste Mal ein schwerfälliges Exoskelett auf der Leinwand sehen, denken Sie an HANK: ein relativ kleines Reha-Gerät, das bei Patienten mit verschiedenen Krankheiten große Wirkung zeigt.