Im Rahmen eines Forschungsprojekts am Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München stellen Ärzte 3D-gedruckte Herzmodelle von Kindern her. Mit diesen sollen ihre Kollegen in der äthiopischen Partnerklinik den Umgang mit dem Herzkatheterlabor erlernen. Die 3D-gedruckten Herzmodelle werden mithilfe des Softwarepakets Mimics Innovation Suite von Materialise entwickelt und modelliert.

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Mit 3D-gedruckten Modellen von Kinderherzen haben sich Ärzte schon oft auf schwierige Operationen eingestellt. Das Berner Inselspital ist eines der zahlreichen Krankenhäuser, das sich bereits mit kleinen 3D-gedruckten Modellen von Kinderherzen Operationen vorbereitet. Damit äthiopische Kinderkardiologen künftig ebenso von dieser Technologie profitieren und in der Arbeit im Herzkatheterlabor geschult werden, unterstützen pädiatrische Kardiologen des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München im Rahmen eines Forschungsprojekts äthiopische Kollegen bei der Ausbildung mithilfe von 3D-Druck hergestellten Modellen von Kinderherzen. Das berichtet das 3D-Druck-Unternehmen Materialise dem 3D-grenzenlos Magazin in einer Pressemitteilung.

Details zum Projekt

3D-Druck-Modelle für Herzkatheterlabore testen
Ärzte testen die 3D-gedruckten Kinderherzmodelle (im Bild)(Bild © LMU Klinikum/Carina Hopfner).

Im Rahmen des Projekts stellen Ärzte auf Basis realer Herzdaten Modelle mit verschiedenen typischen angeborenen Herzfehlern her. Die neuesten Modelle sind sogar in der Lage, zu pulsieren. Das Klinikteam nutzt für die Entwicklung und Modifizierung der Herzmodelle das Softwarepaket Mimics Innovation Suite des 3D-Druck-Unternehmens Materialise. Mit den entstehenden Herzmodellen ist so ein besonders realistisches, beliebig wiederholbares Kathetertraining von Ärzten und Helfern in ihrer normalen Arbeitsumgebung möglich.

Am Ayder Referral Hospital der Universität Mekelle in Äthiopien haben bisher wenige Ärzte mit Herzkathetern gearbeitet. Die Ausbildung am 3D-Modell ermöglicht es, die Ärzte für die Durchführung von Eingriffen an Patienten zu schulen. Die technologisch und personell schwierigen Ausbildungsbedingungen in Mekelle sind ein guter Gradmesser für die universelle, einfache Nutzbarkeit der additiv gefertigten Herznachbildungen.

Herzmodelle modellieren mithilfe der Mimics Innovation Suite

3D-gedruckte Kinderherzmodelle
Ärzte des LMU Klinikums München unterstützen ihre äthiopischen Kollegen mit der Fertigung 3D-gedruckter Kinderherzmodelle (im Bild)(Bild © LMU Klinikum/Carina Hopfner).

Die Mimics Innovation Suite half dabei, ein dreidimensionales Herzmodell auf Basis anonymisierter CT- oder Magnetresonanztomographie-Scans (MRT) echter Organe zu schaffen. Anschließend wurde das virtuelle Herz mit der 3-matic-Software auf verschiedene Größen von Kinderherzen skaliert und mit diversen angeborenen Fehlern versehen. Dazu gehören Löcher in Herzwänden, verengte Gefäße oder verformte Strukturen.

Eine Ingenieurin im Klinikum passte die Oberflächen, Strukturen und Formen anhand der Rückmeldung von Medizinern und Studenten an. Die Herzimitate konnten pulsieren, da die Fachleute eine Herzklappe ergänzten und mit einem geschlossenen, kreisförmigen, mit Wasser gefüllten Silikonschlauchsystem sowie einer pulsatilen Antriebseinheit versahen.

Carina Hopfner, verantwortliche Ingenieurin für 3D-Druck am LMU Klinikum, erklärt:

„Für die Modulation des Herzmodells ist vor allem die Designfreiheit, die Materialise 3-matic bietet, von großer Hilfe. Mit der Software kann ich Formen, Oberflächen und Strukturen der Modelle sehr flexibel und hochpräzise definieren. Unter anderem lassen sich damit die gesamte Einheit oder nur Teile der Strukturen oder Defekte skalieren. Außerdem können Löcher, Verbindungen oder Verformungen entweder beseitigt oder erzeugt werden.“

Prof. Dr. med. Nikolaus Haas, Projektleiter, Direktor der Abteilung Kinderkardiologie und Pädiatrische Intensivmedizin des LMU Klinikums und Präsident der Deutschen Gesellschaft für Pädiatrische Kardiologie und Angeborene Herzfehler e.V, hält die neuen Herzmodelle für wegweisend:

„Aufgrund der zahlreichen mit solchen 3D-Druck-Modellen verbundenen Vorteile bin ich der Meinung, dass Schulungen daran fester Bestandteil der kinderkardiologischen Ausbildung sein sollten. Das Training daran lässt sich ohne großen finanziellen und technologischen Aufwand in jedem mit einem Herzkatheterlabor ausgestatteten Krankenhaus regelmäßig durchführen. Handgriffe und Prozesse werden so schneller und besser verinnerlicht.“

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