Aufklärung von Patienten und Ärzten mit 3D-gedruckten anatomischen Modellen
Ricoh USA erweitert in Zusammenarbeit mit IBM Watson Health den Zugang zum 3D-Druck im Gesundheitswesen
Ärzte studieren radiologische Bilder

Die additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ist für Gesundheitsdienstleister enorm vielversprechend. Sowohl Patienten und Ärzte als auch Medizinstudenten profitieren von der Möglichkeit, aus den radiologischen Bildern eines Patienten detaillierte anatomische Modelle zu erstellen.

„Bevor ein Chirurg einen Patienten operiert, muss er dessen Einwilligung einholen, was bedeutet, dass der Patient den Eingriff wirklich verstehen muss“, so Gary Turner, Managing Director, Additive Manufacturing, North America bei Ricoh USA, Inc. – einem integrierten Dienstleistungsanbieter und Partner, der Technologie und Prozesse verbindet. „Nichts hilft besser bei der Veranschaulichung, als wenn man eine physische Darstellung der genauen Anatomie des Patienten in der Hand halten kann, um dem Patienten zu zeigen, was man tun wird.“

Auch medizinische Fakultäten und Forscher können für die Ärzteausbildung ohne menschliche Leichen und die Untersuchung seltener Erkrankungen von der Verwendung von Modellen profitieren.

Es gibt jedoch Hürden dabei, die Technologie Gesundheitsdienstleistern allgemein zugänglich zu machen. Der Prozess der „Segmentierung“ von Bildern wie CT-Scans und MRTs zur Identifizierung der anatomischen Bereiche für den 3D-Druck kann kompliziert sein und viel Hin und Her zwischen Chirurgen, Radiologen und 3D-Drucktechnikern erfordern. Komplexe Segmentierungen können Stunden der in der Biomedizintechnik knapp bemessenen Zeit in Anspruch nehmen.

Derartige Hindernisse haben dazu geführt, dass der 3D-Druck in geringerem Ausmaß verfügbar ist, als er es sein sollte – vermutlich haben nur etwa 5 bis 10 % der Ärzte Zugang dazu. „Derzeit ist der Zugang zu 3D-gedruckten Modellen auf sehr wenige Gesundheitsorganisationen beschränkt, was bedeutet, dass die überwiegende Mehrheit der Ärzte und ihrer Patienten nicht von diesem wichtigen Tool profitieren kann“, bestätigt Turner.

Starthilfe für die Services

 

Die Zusammenarbeit mit Watson Health bei der Softwareentwicklung half Ricoh USA, seinen 3D-Druckservice für das Gesundheitswesen auf den Weg zu bringen

Anatomische 3D-Modelle

 

Die IBM iConnect Access-Software bietet Workflows und Technologien, die bei der Erstellung von 3D-gedruckten anatomischen Modellen helfen

Verbesserung des Zugangs

 

Durch die Nutzung der installierten Basis der iConnect Access-Software kann Ricoh USA den Zugang zu seinem 3D-Druckservice verbessern

Ich glaube, es ist wichtig, den kooperativen Ansatz zu würdigen, den die Softwareentwickler und Produktmanager von Watson Health mit uns verfolgt haben, um genau das zu entwickeln, was wir brauchten. Es war ein umfangreicher Prozess, der äußerst erfolgreich verlief. Gary Turner Managing Director Additive Manufacturing, North America, Ricoh USA, Inc.

Dieser Bedarf hat Ricoh USA dazu veranlasst, den 3D-Druck auf dem Gesundheitsmarkt anzubieten, mit dem Ziel, den Zugang zu diesem Verfahren zu „demokratisieren“, indem es in ganz Nordamerika auf breiter Basis zur Verfügung gestellt wird, sodass Ärzte es einfach nutzen können. Der 3D-Druck für das Gesundheitswesen unterstützt die Mission des Unternehmens, das Leben durch die Lösung von gesellschaftlichen Problemen zu verbessern. Als führendes Unternehmen im Bereich Managed Services verfügt Ricoh USA über die Mitarbeiter, Prozesse und Drucktechnologie, um diese Probleme zu lösen. Der 3D-Druck für das Gesundheitswesen ist jedoch ein einzigartiger Anwendungsfall. Medizinisches Personal und Krankenhäuser haben ihre eigenen klinischen Workflows, die die Lösung unterstützen muss. Die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften muss berücksichtigt werden. Außerdem muss die Lösung über die nötige Leistung und Intelligenz verfügen, um die Bildsegmentierung zu verarbeiten, mit der die druckbaren 3D-Dateien erstellt werden.

Diese Faktoren veranlassten die Führungskräfte von Ricoh USA, einen Partner mit fortschrittlicher Bildgebungstechnologie und Fachwissen zu suchen – beides unerlässlich für den Erfolg im Gesundheitswesen. Sie entschieden sich für die Bildgebungslösungen von Watson Health® (Link befindet sich außerhalb von ibm.com).

Gemeinsame Entwicklung einer interaktiven Lösung

Durch die Zusammenarbeit mit Watson Health, einem Daten-, Analyse- und Technologiepartner für die Gesundheitsbranche, kam Ricoh USA die Unterstützung zuteil, die das Unternehmen für die Entwicklung eines allgemein zugänglichen 3D-Druckservices benötigte. Die wichtigsten Beiträge von Watson Health waren Domänen- und Bildgebungskompetenz sowie eine starke Branchenpräsenz durch seine IBM iConnect® Access-Software. iConnect Access ist ein webbasierter, FDA 510(k)-geprüfter, HIPAA-konformer medizinischer Image Viewer, der es Gesundheitsdienstleistern ermöglicht, medizinische Bilddaten im gesamten Unternehmen sowie im erweiterten Pflegeteam zu sammeln, zu teilen und darauf zuzugreifen.

Da das Personal von Hunderten von Einrichtungen bereits iConnect Access für das Teilen und die Verwaltung medizinischer Bilder nutzt, war es die ideale Plattform, um die 3D-Druckfunktionalität hinzuzufügen. „iConnect Access bietet Interoperabilität zwischen der Radiologieabteilung, den Operationsteams und den Drucktechnikern, die den 3D-Druck-Workflow ermöglichen“, erläutert Ryan Hess, Director, Innovation and Strategy, Additive Manufacturing bei Ricoh USA. „Es bietet sowohl die Kommunikation als auch die Möglichkeit, Bilddaten aus jeden diesen Bereichen weiterzugeben.“

Die Partnerschaft zwischen Watson Health und Ricoh USA begann mit einem Softwareentwicklungsprojekt, dessen Ziel es war, iConnect Access um die Unterstützung des 3D-Druck-Workflows und der interaktiven Bildsegmentierung zu erweitern. „iConnect Access basiert auf der Grundlage, dass die Segmentierung automatisiert werden kann, und Watson Health ist bestrebt, die heute bestehende Automatisierung “weiter voranzutreiben", ergänzt Hess.

Die Zusammenarbeit begann mit zwei IBM Design Thinking-Workshops, die Einblicke in die Funktionen von iConnect Access gewährten und zudem aufzeigten, was für den 3D-Druck-Workflow hinzugefügt werden musste. In den Workshops wurde ebenfalls festgelegt, wie das Tool mit dem Fallmanagement-Portal von Ricoh USA verknüpft werden sollte, das die Teams für 3D-Druck und Gesundheitswesen miteinander verbindet. Alle Beteiligten, darunter ein bekannter Segmentierungsexperte und Ärzte, die die Lösung verwenden werden, haben zur Sammlung der Anforderungen an die Lösung beigetragen.

„Während wir den iterativen Design Thinking-Prozess durchliefen, untersuchten wir, welche Daten relevant waren, wie wir sie von einem Ort zum anderen bringen könnten und was wir mit ihnen machen könnten“, so Hess. „Wir haben gut zusammengearbeitet, weil das Watson Health-Team verstand, was Interoperabilität ist, und das Ricoh-Team, wie sie in physische Ergebnisse umgesetzt werden kann.“ Die Sitzungen endeten mit der Übergabe eines detaillierten Anforderungsdokuments an die Entwickler.

Die Partnerschaft blieb während des Gebens und Nehmens zwischen den Entwicklungsteams von Ricoh USA und Watson Health weiterhin stark. „Meiner Meinung nach ist es wichtig, den kooperativen Ansatz zu würdigen, den die Softwareentwickler und Produktmanager von Watson Health mit uns verfolgt haben, um genau das zu entwickeln, was wir brauchten“, betont Turner. „Es war ein umfangreicher Prozess, der äußerst erfolgreich verlief.“

Das Ergebnis des Projekts war RICOH 3D for Healthcare, eine integrierte End-to-End-Workflow-Lösung, die die Entwicklung, das Design und die Produktion von 3D-gedruckten anatomischen Modellen unkompliziert, präzise und einfach macht. RICOH 3D for Healthcare ermöglicht es Gesundheitsdienstleistern im ganzen Land, patientenspezifische Darstellungen von Gewebe und Knochen zu entwickeln. Die naturgetreuen Nachbildungen dienen als physische Simulatoren, die den Ärzten helfen, die Anatomie zu verstehen und so einen besseren Einblick in die Bedürfnisse der Patienten zu erhalten. Diese 3D-gedruckten Replikate sind für nicht diagnostische/therapeutische Zwecke bestimmt. Krankenhäuser, die iConnect Access bereits nutzen, können einfach ein Upgrade durchführen, um die von der FDA 510(k) zugelassenen 3D-Bildsegmentierungs- und Workflow-Funktionen des Tools zu aktivieren. Eine Reihe von Funktionen ermöglichen es Ärzten, Patientenbilder nach ihren Vorgaben zu bearbeiten.

Sobald die Segmentierung abgeschlossen ist, leitet das Tool die 3D-Druckdatei an das Case Management & Workflow-Portal von Ricoh USA weiter, wo biomedizinische Ingenieure übernehmen. Zu ihren Aufgaben gehört die Kommunikation mit den Ärzten, um das Modelldesign fertig zu stellen und alle Entscheidungen zu dokumentieren. Dieser Schritt ist entscheidend, da die Modelle erheblich variieren können. Beispielsweise kann ein Arzt verlangen, einen Tumor rot zu färben, damit er hervorsticht, Materialien unterschiedlicher Flexibilität zu verwenden, um tatsächliche Organe zu simulieren, oder ein Modell in zwei Hälften zu schneiden, um das Innere freizulegen.

Als Nächstes überprüft der Arzt den Bildentwurf im iConnect Access-Viewer. „Das ist sehr wichtig“, erklärt Turner, „weil dies das Tool ist, das sie bereits verwenden.“ Der genehmigte Entwurf wird dann in der 3D-Fertigung gedruckt und einer Qualitätskontrolle unterzogen, bevor er an die Gesundheitseinrichtung geliefert wird.

Ricoh und Watson Health haben teilen eine Vision und arbeiten zusammen daran, durch die Automatisierung von heute eine immer höhere Funktionalität zu erreichen. Das wird die Demokratisierung des Zugangs zum 3D-Druck im Gesundheitswesen aufbrechen. Ryan Hess Geschäftsführer Innovation and Strategy, Additive Manufacturing, Ricoh USA, Inc.
Eine erfolgreiche Zusammenarbeit und gemeinsame Vision

Bei der Bewertung der Partnerschaft schnitt Watson Health bei den Führungskräften von Ricoh USA gut ab. Die Zusammenarbeit hat dazu beigetragen, dass Ricoh USA mit einer glaubwürdigen und leistungsstarken Lösung in den 3D-Markt für das Gesundheitswesen einsteigen konnte. Die Entwicklung dauerte von Anfang bis Ende weniger als ein Jahr, obwohl sie sich mit den COVID-19-Lockdowns überschnitt. Die interaktiven 3D-Druckfunktionen und -Workflows, die zu iConnect Access hinzugefügt wurden, dürften bei Medizinern, die bereits auf das Tool angewiesen sind, Akzeptanz finden.

„Ricoh und Watson Health haben eine direkte gemeinsame Vision und arbeiten zusammen daran, die heutige Automatisierung in immer höhere Funktionalitäten zu überführen“, so Hess. „Das wird die Demokratisierung des Zugangs zum 3D-Druck im Gesundheitswesen aufbrechen.“

Um den neuen Service bekannter zu machen, vermarktet Watson Health die Lösung gemeinsam mit Ricoh USA sowohl durch Printmaterialien als auch und persönlich. So besuchen Vertreter beider Unternehmen Messen und stellen an ihren Ständen iConnect Access sowie den 3D-Druckservice vor.

„Der Einstieg in die Herstellung medizinischer Geräte ist für Ricoh ein neues Unterfangen“, erläutert Turner. „Der Vorteil einer Partnerschaft mit Watson Health besteht darin, dass das Unternehmen genau wusste, was wir erreichen wollten. Insgesamt ist die Erfahrung mit Watson Health eine der besten Erfahrungen, die wir je mit einem Geschäftspartner gemacht haben.“

Hess pflichtet dem bei und betont, dass er die Zusammenarbeit und Kooperation mit dem Watson Health Imaging-Team sehr schätzt. „Wir schätzen ihre Vision – zu sehen, wie dies die Gesellschaft verbessern kann – und orientieren uns daran“, sagt er. „Wir ziehen an einem Strang, um dieses Ziel zu erreichen, und wenn es Hindernisse gibt, hilft uns unsere Mission, Leben zu verbessern, diese zu überwinden. Es war bisher eine großartige Reise.“

Logo von Ricoh USA, Inc.
Über Ricoh USA

Ricoh USA mit Hauptsitz in Exton, Pennsylvania (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), ist ein Unternehmen für Informationsmanagement und digitale Services. Das Unternehmen ist ein führender Anbieter von Druck- und Imaging-Lösungen, die die digitale Transformation unterstützen und die Unternehmensleistung optimieren. Ricoh USA ist Teil der in Tokio ansässigen Ricoh Group, die 2021 einen weltweiten Umsatz von rund 15,1 Milliarden US-Dollar verzeichnete.

Über IBM Watson Health

Watson Health ist ein Daten-, Analyse- und Technologiepartner für die Gesundheitsbranche. Unterstützt durch die Innovation von IBM und die Intelligenz von Watson soll es dazu beitragen, intelligentere Gesundheitsökosysteme zu schaffen. Watson Health arbeitet mit Kunden und Partnern, damit diese einfachere Prozesse, bessere Einblicke in die Pflege, schnellere Durchbrüche und bessere Erfahrungen für Menschen auf der ganzen Welt erreichen können.

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Hergestellt in den Vereinigten Staaten von Amerika, Januar 2022.

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