Exoskelet via 3D printen om weer te kunnen lopen

Het 3D printen wordt volop gebruikt om nieuwe bedenksels snel in een prototype te kunnen vertalen. Een nieuwe toepassing hierbij is het op maat maken van een exoskelet, zodat invaliden weer kunnen lopen. Hoe kan het 3D printen behulpzaam zijn binnen de medische wereld, wat houdt een exoskelet in en waarom wordt het uitgeprint?

Exoskelet om te kunnen lopen

• Doorgesneden zenuwen in de onderrug
• Wat is een exoskelet?
• Exact op maat
• Geen rolstoel meer nodig
• Mal 3D printen voor zenuw herstel

Doorgesneden zenuwen in de onderrug

Door toedoen van een zwaar ongeval kan de onderrug ruggengraat breken. Daarbij kan dermate veel schade optreden, dat eveneens zenuwbanen worden doorsneden. Het leidt ertoe dat de hersenen niet meer met de benen kan communiceren, waardoor men niet meer kan lopen. Treedt in dat geval niet spontaan zenuwherstel op, dan zal men blijvend invalide zijn. Wat is een exoskelet en hoe helpt het de invalide persoon om weer te kunnen lopen (lit.1)?

Wat is een exoskelet?

In ons lichaam zit het skelet, waarmee we sterkte en stevigheid hebben verkregen. Wordt een exoskelet toegepast, dan zit het als pak om het lichaam heen. Het heeft tot doel om extra stevigheid te bieden, zodat bijvoorbeeld soldaten langer zware taken kunnen verrichten. Het wordt eveneens toegepast om soldaten sneller en beter te leren schieten (lit.2). Bovendien kan het worden toegepast om de daadkracht van de soldaat te verbeteren. Het exoskelet kan ook worden toegepast om invaliden weer te laten lopen. Het skelet is dan als het ware het harnas, waarmee men weer rechtop kan staan. Wil men dan staan, dan helpt het harnas de persoon om rechtop te gaan. Daartoe worden de benen als het ware in de juiste positie gedrukt, door het gewicht van het lijf omhoog te trekken. Op basis van de bewegingen van het bovenlichaam weet het exoskelet welke de benen verder moeten maken.

Exact op maat

Iedere mens heeft andere formaten en dus is het van belang om het exoskelet op het juiste formaat aangeleverd te krijgen. Dit wordt bereikt door de persoon in te scannen en op basis van die formaten het pak te ontwerpen. Oftewel het gaat telkens om een ander type pak en daarom wordt het op maat gemaakt. Daartoe wordt het 3D printen toegepast, waarbij elk onderdeel perfect past bij de vormen van het lichaam. Het betekent ook dat het exoskelet niet in de weg zit bij de bewegingen van de persoon en daarmee is het een veilig apparaat.

Geen rolstoel meer nodig

Als een invalide weer kan lopen, dan zal men gedurende die tijd geen rolstoel meer nodig hebben. De bewegingsvrijheid neemt daarmee aanzienlijk toe. Uiteraard zijn er nog steeds momenten dat men wel de rolstoel gebruikt, echter de persoonlijke vrijheid wordt veel groter. Men kan er als het ware weer zelfstandig op uit, zonder afhankelijk van anderen te zijn.

Mal 3D printen voor zenuw herstel

Een andere techniek is het laten herstellen van de zenuwen. Zenuwen hebben de capaciteit om te herstellen mits de schade beperkt is, de herstel afstand minimaal is en de schade onlangs is opgetreden. Mocht dit niet het geval zijn dan zal natuurlijk herstel van de zenuwen uitblijven, waardoor men invalide blijft. In 2015 zijn wetenschappers erin geslaagd om zenuwbaan-herstel bij muizen te stimuleren door een mal toe te passen, waarin zenuwgroei stimulerende chemicalen zijn opgenomen. De mal overbrugt daarbij de afstand tussen de zenuwbreuk(en). Omdat de mal een specifieke vorm moet hebben, wordt het middels rapid prototyping op maat in 3D uitgeprint. In het geval van de muis werd zenuwherstel middels een Y-vormige mal binnen twaalf weken bereikt (lit.3, 4). Volgende stap is dat dit principe ook bij de mens wordt toegepast.

Het 3D printen ligt hierbij aan de basis van vernieuwende technieken binnen de medische wereld. Naast zenuwherstel of het weer kunnen lopen middels het exoskelet moet men denken aan het uitprinten van weefsels en organen. Het geeft aan dat mogelijkheden via het 3D printen ongekend zijn en steeds meer mensen of patienten ermee worden geholpen.

Lees verder

• Menselijke organen reproduceren met de 3D printer
• Transformers door het 4D printen