Durch das Prototyping, eine Methode der Softwareentwicklung mit schnellen Ergebnissen und frühzeitigem Feedback zur Funktionalität des Musters, lassen sich beim Erstellen von Mustertransplantaten Fehler vermeiden, die ansonsten im schlimmsten Fall die Unverwertbarkeit der Spende zur Folge hätten. Wer den Begriff Transplantation hört, denkt meist an Organspenden wie Niere oder Herz. Weit verbreiteter bzw. häufiger ist die Transplantation von muskuloskelettalem Gewebe, also die Muskulatur und das Skelett betreffendes Gewebe, wie Knochen, Sehnen und Haut.
Medizin und Technik verbinden
Die Musculoskeletal Transplant Foundation (MTF) ist eine gemeinnützige Organisation mit Sitz in Edison, USA, die seit 30 Jahren Gewebespenden sammelt und aufbereitet. Wenn die Verträglichkeit zwischen Gewebespender und Empfänger sichergestellt ist, beginnen die Mitarbeiter bei MTF, die Spende, beispielsweise einen Knochen, gemäss den Anforderungen an Grösse und Passform zu bearbeiten.
Dazu nutzt die Musculoskeletal Transplant Foundation (MTF) die Software Solid Edge des PLM (Product Lifecycle Management)-Spezialisten Siemens PLM Software. Damit werden 3D-Modelle und Simulationen der Gewebespenden erstellt, anhand derer die Ingenieure die Bearbeitungsschritte definieren. So wird sichergestellt, dass die kostbare Gewebespende am Ende fehlerfrei bearbeitet und angepasst werden kann.
Mit dem Anruf eines Chirurgen, der ein Transplantat benötigt, beginnt für MTF das Engineering. Und dafür setzt MTF die 3D-CAD(computer aided design)-Plattform Solid Edge ein. Über die Visualisierungsebene in Solid Edge kann MTF den Chirurgen – teilweise sogar im 3D-Druck gefertigte – Modelle des Transplantats zur Verfügung stellen. Design-seitig werden in Solid Edge die Bearbeitungswerkzeuge entwickelt, mit denen letztlich das CNC(computerized numerical control)-Zentrum die Gewebespenden bearbeitet und für die spezifischen Anforderungen des Empfängers in Form bringt.
Passgenaue Transplantate sind von zentraler Bedeutung
Schwierig wird es für MTF immer dann, wenn beispielsweise der gespendete Knochen kleiner ist als das benötigte Transplantat. Dafür hat MTF ebenfalls in Solid Edge eine Methode zur Knochenmontage entwickelt, bei der tatsächlich mehrere Knochenstücke zu einem Transplantat zusammenmontiert werden. Eine weitere Funktion, das KeyShot-Plug-In, in Solid Edge ermöglicht die Herstellung von fotorealistischen Renderings (Skizze/Modell). Damit lassen sich die mechanischen Werkzeuge für das CNC-Bearbeitungszentrum abbilden und daraus die relvanten Dokumentationen anlegen, um den Prozess zu verstetigen. Mit diversen Illustrationen aus KeyShot können auch die Chirurgen den Transplantataufbau überprüfen.
Mehr als wirtschaftliche Effizienz
Die ganze Werkzeugfertigung dauerte früher rund acht Wochen, anschliessend folgte das Abfotografieren für die Dokumentation. Nun laufen beide Prozesse parallel, wodurch MTF sich rund zwei Monate Projektzeit spart. Aber bei MTF geht es nicht nur um eine kosten- und zeiteffiziente Fertigung. «Wir verarbeiten hier nicht Stahl, Aluminium oder Titan. Ein Mensch hat sich zu einer Gewebespende entschieden, um anderen zu helfen», so Ray Ferrara, Direktor des Ingenieurwesens bei MTF. Der Gedanke, zu einer Familie gehen und sagen zu müssen, man habe die Spende wegen eines Problems beim Prototyping nicht nutzen können, ist für Ferrara daher untragbar.
Und mit all seinen Funktionen in den Bereichen Design, Simulation, Setup und Analyse hilft Solid Edge MTF dabei, genau dieses Szenario zu verhindern und ihr Ziel zu erreichen: Menschen zu helfen. «Ich hatte bereits die Ehre, Spenderfamilien zu treffen, die Ehepartner, Bruder, Schwester oder Kind verloren haben. Für sie ist es ein Trost, dass durch ihren Verlust anderen geholfen werden konnte. Das lindert ihren Schmerz nicht, macht sie aber Stolz auf das Vermächtnis der geliebten Person», erinnert sich Ferrara.
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