Beleidsdocument 3D Printing in Developing Countries

Leden: Lars Brouwers (voorzitter), Thomas Maas (secretaris), Irene Fleur Kramer (penningmeester), Merel van der Stelt (lid), Martin Grobusch (lid)

Geschiedenis

Sinds 2016 wordt in het Radboudumc (prof. Thomas Maal) en het Elisabeth Tweesteden ziekenhuis (dr. Lars Brouwers) gebruik gemaakt van medisch 3D-printen en wordt deze techniek door samenwerking en onderzoek verder ontwikkeld. Stichting 3D Printing in Developing Countries werd opgericht met als doel de opgedane kennis ook buiten deze kernziekenhuizen te delen. Literatuuronderzoek toont aan dat 3D-printen kan bijdragen aan de ontwikkeling van protheses, anatomische modellen en reserveonderdelen voor lokale ziekenhuizen. Na oriëntatie werd besloten projecten te starten in Sierra Leone, vanwege reeds bestaande connecties met het Masanga Hospital. Bovendien is het Masanga Medical Research Unit (MMRU) als onderzoek platform, onderdeel van het ziekenhuis. Het geheel beschikt over Nederlandse tropenartsen ter plaatse en heeft een groot afzetgebied.

In samenwerking met een Nederlandse tropenarts ter plaatse, drs. Wouter Nolet, werd in 2018 een eerste 3D-printer (Ultimaker 2+, Ultimaker BV, Geldermalsen, Nederland) geplaatst en in samenwerking met Technisch Geneeskundigen van het Radboudumc werden de 3D-geprinte hand- en pols protheses vervaardigd. De eerste contracten met lokale prothesemakers werden aangegaan zodat zij konden profiteren van deze ontwikkeling. Al snel bleek dat de constructie zoals toen aangegaan niet duurzaam was door onvoldoende constante kennis ter plaatse.

In samenwerking met de Universiteit Twente (prof. Kees Slump) werd een Technisch Geneeskundige stageplaats opgericht waarin Merel van der Stelt als eerste student naar Sierra Leone ging om het prothese project in zijn geheel verder vorm te geven. Meerdere studenten van de Universiteit Twente volgden en het project werd gecontinueerd. In 2019 werd ook een samenwerking met de Technische Geneeskunde van Technische Universiteit Delft gestart waarbij ook studenten van laatstgenoemde universiteit naar Sierra Leone kwamen om arm protheses te vervaardigen en om kwaliteit van leven te meten van de patiënten die eerder een 3D-geprinte prothese hadden ontvangen.

Merel van der Stelt breidde het wetenschaps- en onderzoeksproject in 2019 uit met medisch en technisch onderzoek naar onderbeensprotheses (3D-geprinte prothese kokers). Een tweede 3D printer (Ultimaker S5) werd in Sierra Leone geplaatst. Tevens werden contacten met de industrie (Ultimaker, Shining 3D) verder geïntensiveerd (raad van toezicht: CEO Jos Burger).

In 2020 werd in samenwerking met de Raad van Bestuur van het Radboudumc een fonds opgezet waarmee een PhD traject gerealiseerd is om het onderzoek naar protheses voor ontwikkelingslanden zowel in Nederland als in Sierra Leone voort te zetten. In samenwerking met de Stichting biedt dit kansen voor een acceleratie van de ontwikkeling van 3D geprinte protheses. Met de gecreëerde onderzoeksgroep van studenten Technische Geneeskunde, Industrieel product ontwerpen, Werktuigbouwkunde, Technische Bedrijfskunde en Biomedische Technologie van de UTwente, TU Delft en Hogeschool van Arnhem en Nijmegen, doen we in het 3D Lab van het Radboudumc voorbereidend onderzoek om de been- en armprotheses voor mensen in lage en middeninkomenslanden te verbeteren. 

Waarom juist 3D-printen in lage en middeninkomenslanden?

Momenteel wordt het aanmeten en de productie van prothesekokers in lage en middeninkomnslanden handmatig uitgevoerd met behulp van gips. Dit is een foutgevoelige methode. De vorm van de koker is sterk afhankelijk van de ervaring en vaardigheden van de instrumentmaker, wat moeilijkheden impliceert bij de kwaliteitsborging.  Met behulp van computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing technieken is het productieproces consistent en sneller. Bovendien kan het gehele proces worden geautomatiseerd, waardoor het aanmeten van de koker minder afhankelijk kan worden van de vaardigheden en ervaring van de individuele instrumentmaker. Ook kunnen kapotte onderdelen door middel van 3D printing spoedig vervangen worden.

Een beenprothese in Sierra Leone kost ongeveer tussen de 100 en 200 USD. Gezien het gemiddelde inkomen van 490 USD per persoon per jaar, is de aanschaf van zo’n prothese buiten bereik voor de meeste Sierra Leoneese mensen met een amputatie. Afhankelijk van de soort amputatie kunnen 3D-geprinte armprotheses tussen de 10 en 40 USD geproduceerd worden. Onderbeen prothesekokers kosten momenteel rond de 20 USD per prothesekoker (excl. losse protheseonderdelen).

Wij verwachten dat het percentage van succesvolle prothesekokers in lage en middeninkomenslanden zal toenemen met de implementatie van de 3D geprinte techniek. Heden is er beperkte aanwezige expertise van prothesemakers ter plaatse, door schaarste aan orthopedische opleidingen, wat opgelost kan worden met de invoering van deze alternatieve techniek. Daarnaast spelen de lagere kosten een belangrijke rol om protheses voor de bevolking bereikbaar te maken.

Doel Stichting

De stichting heeft als doel een samenwerkingsorgaan te zijn op het gebied van gezondheidszorg en overige gezondheidszorg ondersteunende diensten. De stichting heeft als ambitie het bevorderen van duurzame (medisch-)wetenschappelijke zorg in ontwikkelingslanden, met name op het gebied van het 3D-printen van protheses, anatomische modellen en reserveonderdelen voor ziekenhuizen en andere zorginstellingen

Ons hoofddoel voor de komende jaren is het realiseren van een compleet pakket, bestaande uit een 3D printer, 3D scanner, stroomvoorziening, en een geautomatiseerd softwarepakket met een duidelijke workflow. Op deze manier kunnen mensen met een zeer beperkte opleiding toch goede protheses maken. Momenteel wordt de workflow en de bijhorende software gemaakt voor onderarm, bovenarm en onderbeenprotheses. Als dit pilotproject succesvol is, kan een volledige oplossing gevonden worden voor elk type amputatie.

Binnen het 3D project in Sierra Leone streven wij naar duurzame implementatie van de 3D technieken voor de productie van de protheses. Dit is alleen mogelijk als er zo veel mogelijk samenwerkt wordt met de lokale bevolking. Hiervoor is onderwijs belangrijk. Ons streven is om een bijdrage te leveren in het onderwijs op het gebied van prothesiologie en fysiotherapie. Dit doen wij in samenwerking met lokale onderwijsinstanties en het ministerie dat verantwoordelijk is voor de prothesiologie en fysiotherapie in Sierra Leone.

Een voordeel van de 3D printing techniek is dat er zeer weinig gereedschap en materialen nodig zijn. Een grote werkplaats is daarom geen vereiste. Ons doel is om een mobiele werkplaats te creëren, zodat prothetische faciliteiten overal beschikbaar kunnen zijn, zelfs in zeer afgelegen gebieden. Wij schatten dat het technisch haalbaar zal zijn om drie prothesen te produceren binnen een dag, als er drie 3D-printers beschikbaar zijn. Op deze manier kunnen er meer mensen geholpen worden in vergelijking tot de conventionele techniek. Bovendien zijn mogelijk nieuwe “technisch” werknemers nodig, wat zorgt voor potentieel nieuwe banen en verduurzaming van het project.

De stichting zal zich de komende jaren focussen op het optimaliseren van de protheses in het Masanga ziekenhuis in Sierra Leone en het vernieuwen van Nederlandse prothese zorg (zie “rol stichting” voor specificatie optimalisatie). Bij voldoende wetenschappelijke vooruitgang kan gedacht worden aan uitbreiding naar andere lage en middeninkomenslanden.

Doel Sierra Leone 2021 – 2026

Het ontwikkelen van een duurzame workflow waarin met gebruiksvriendelijke software en hardware betaalbare patiënt specifieke protheses worden vervaardigd. Door ondersteuning van ontwerpprogramma’s kan het digitale ontwerpproces vereenvoudigd en geautomatiseerd worden. Onze bedoeling is om een workflow te creëren die zelfstandig kan worden uitgevoerd door de lokale bevolking. Mensen hebben alleen basale computer en prothesiologie kennis nodig om goede protheses te maken.

De ontwikkeling van deze software wordt heden voortgezet in het 3D lab van het Radboudumc. Tevens worden eerste stappen gezet in het overhevelen van taken door Nederlandse studenten aan lokaal personeel. Een fysiotherapeut ter plaatse kan al extremiteit-stompen 3D scannen. Volgende stappen zijn daarin het financieel belonen van lokale werknemers en het aannemen van technische lokale medewerkers. Het uiteindelijke doel is dat Nederlanders zich ter plaatste kunnen terugtrekken om het geheel in handen te geven van de lokale bevolking.

Rol onderzoekteam

Zie addendum

Rol Stichting

Leden: Lars Brouwers (voorzitter), Thomas Maas (secretaris), Irene Fleur Kramer (penningmeester), Merel van der Stelt (lid), Martin Grobusch (lid)

De stichting focust zich op de implementatie en verduurzaming van de workflow in Sierra Leone en ondersteunt het onderzoekteam in Nederland. Het doel van de stichting zoals beschreven in “doel stichting” is onderverdeeld in een aantal punten.

1. De stichting zet zich in voor wetenschappelijke continuïteit van het project. Wetenschappelijke continuïteit wordt gegarandeerd door financiële ondersteuning. De stichting zet zich in voor het binnenhalen van fondsen ten einde Nederlandse/ lokale studenten, ontwikkeling van geautomatiseerde software, hardware en lokaal personeel financieel te ondersteunen. Bovenstaande kan alleen geëffectueerd worden op board-meetings waarbij een meerderheid van het bestuur zich kan vinden in het voorstel zoals ingediend door een van de leden van het bestuur. Bovendien dient het voorstel wat wordt ingediend door een van de leden een ruime tijdsperiode van tevoren te gedeeld met de anderen opdat eenieder zich kan inlezen.

1. De stichting zet zich in voor naamsbekendheid van het project. Naamsbekendheid gaat samen met verduurzaming en financiële zekerheid. Het is daarom van groot belang dat de bestuursleden zich inzetten op sociale mediakanalen, universiteiten en kenniskringen om het project onder de aandacht te brengen. De stichting is niet gebonden aan trage communicatiekanalen van officiële instanties en kan zodoende snel nieuws naar buiten brengen. De kenniskring binnen universiteiten en industriële partijen kan het geheel delen met toestemming van het bestuur van de stichting.

1. De stichting zet zich in voor samenwerkingen met andere stichtingen, universiteiten en industriële partijen. De stichting heeft in het format zoals het nu is opgetuigd een “gun-factor” naar andere partijen toe. Er is geen commercieel verdien model. Zodoende is het belangrijk een netwerk met alle partijen aan te leggen opdat eventuele fondsen die verkregen worden op een juiste manier kunnen worden besteed. Een voorbeeld zou kunnen zijn dat een fonds wordt verkregen van een commercieel bedrijf welke wordt gebruikt om het onderzoek in het Radboudumc te continueren. De belangen en rolverdeling dienen per binnengebracht fonds te worden afgestemd met alle partijen.

Addendum

Rol onderzoek team

Leden: Raad van Bestuur Radboudumc, Thomas Maal, Martin Grobusch, Ruud Leijendekkers, Lars Brouwers en Merel van der Stelt.

Het onderzoekteam is separaat van de stichting en focust zich op de wetenschappelijke begeleiding van Merel in haar rol als PhD student. Merel stuurt tevens andere medische en technische studenten aan die haar onderzoek in Sierra Leone ondersteunen. Deze studenten en onderwerpen worden geaccordeerd in overleg met het onderzoekteam.

Het hoofdonderwerp van het PhD project is (I) het ontwikkelen van (geautomatiseerde) patiënt-specifieke software voor Nederlandse en Sierra Leonese prothesezorg voor onderbeenprothesekokers, (II) in de patiënt-specifieke software wordt een AI-algoritme verwerkt waarmee protheses geautomatiseerd ontworpen kunnen worden op basis van data uit Nederlandse protheseklinieken, (III) verbetering van het kokerontwerp, (IV) het vervolgen van kwaliteit van leven van patiënten en functionaliteit van de 3D-geprinte prothese, (IIV) het vervolgen van de kwaliteit van de protheses met lange-termijn follow-up en (VIII) het opschalen en toegankelijk maken van prothesezorg voor patiënten in Sierra Leone.

Het beloningsbeleid

De bestuursleden van Stichting 3D Printing in developing countries ontvangen geen beloning. Onkosten voor het werven van gelden kunnen wel vergoed worden.

 

Via het RSIN nummer 861166140 kunt u ons opzoeken in het ANBI-register.