In den letzten Jahren hat es sich als sehr hilfreich erwiesen, vor Operationen mit 3D-gedruckten Modellen, die den zu behandelnden Bereich detailgetreu nachbilden, zu üben. Das erkannte auch die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und entschied sich aufgrund einer zunehmenden Anzahl an Operationen im Thorax-Bereich, mit Hilfe von 3D-Druck realistische Thorax-Modelle herzustellen. Das alles geschah im Rahmen des Projekts „Magdeburger Thorax-Modell“.

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Ingenieure und Humanmediziner der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg haben laut einer Pressemitteilung der Universitätsmedizin Magdeburg, Universitäres Lungenzentrum, ein Ausbildungs- und Trainingsmodell für Operationen am menschlichen Brustkorb entwickelt. Sie fertigten Modelle aus realen Patientendaten, damit künftige Chirurgen diese in ihrer Ausbildung und in der Thoraxchirurgie als Trainingsmodell einsetzen können. Die Ausbildung von Pflegekräften und Schulungen in der Medizintechnikbranche wären ebenfalls denkbar, erklärt Prof. Dr. med. Thorsten Walles, Leiter der Thoraxchirurgie der Universitätsmedizin Magdeburg und Mitinitiator des Projekts „Magdeburger Thorax-Modell“. An der Universitätsklinik Mainz verwenden Ärzte für Kardio-, Thorax- und Gefäßchirurgie den 3D-Druck für die Planung von komplexen, lebensgefährlichen Gefäßoperationen.

Details zum Einsatz von 3D-gedruckten Thorax-Modellen

Die Thoraxchirurgen wollen möglichst vielen Patienten ein minimalinvasives Operationsverfahren ermöglichen. Die Verwendung von Operationsrobotern wird zunehmen, weshalb auch Chirurgen das neue Verfahren erlernen und trainieren müssen. Hier kommt das „Magdeburger Thorax-Modell“ zum Einsatz, das die räumliche Situation im menschlichen Brustkorb abbildet.

Walles ergänzt:

„Lungenoperationen, zum Beispiel, sind technisch hochkomplexe Eingriffe. In der minimalinvasiven Chirurgie stellt der Brustkorb aufgrund seines Knochenpanzers aus Rippen, Brustbein und Wirbelsäule und den durch sie geschützten sensiblen und hochempfindlichen inneren Organen eine besondere Herausforderung für die Behandlungsteams dar. Die minimalinvasive Brustkorbchirurgie erfordert darum von den Operateuren besondere psychomotorische Fähigkeiten, die außerhalb des OP-Bereichs erlernt werden müssen. Dafür fehlt es bis heute an guten Modellen.“

Es werden rund 50.000 Operationen an der Lunge im Jahr durchgeführt, erklärt Walles.

„Dank der technischen Entwicklungen der letzten Jahre können heutzutage viele diagnostische und ca. 30 Prozent der größeren Brustkorb-Operationen mit Entfernung ganzer Lungenabschnitte bereits als Schlüssellochoperationen minimalinvasiv durchgeführt werden.“

Unterstützung vom Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Fakultät Maschinenbau

Ärzte am OP-Tisch
Die 3D-gedruckten Thoraxmodelle werden in der Ausbildung und im Training von neuen Methoden genutzt (im Bild: Ärzte der Klinik mit einem 3D-gedruckten Modell)(Bild © Christian Morawe / UMMD).

Fabian Laufer, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Fakultät für Maschinenbau, und sein Team haben anonymisierte Patientendaten aus Bildgebungen in Computertomografen der Uniklinik erhalten. Diese wurden in den Computer eingelesen, mit einer Software verarbeitet, zerlegt und ein handelsüblicher 3D-Drucker mit den abgeleiteten Modellparametern gefüttert. Aus einem widerstandsfähigen Kunststoff (PETG) wurde anschließend ein ca. 50 mal 40 Zentimeter großes Brustkorbmodell gedruckt. Das desinfizierbare Modell wurde durch im Brustkorb liegende Organe ergänzt. Außerdem hat es eine stabile Außenhülle, die den Muskel- und Weichteilmantel eines Patienten exakt abbildet und in Zusammenarbeit mit dem studentischen Universitätsteam des UMD Racing umgesetzt wurde.

Prof. Walles ergänzt:

„In der Roboterchirurgie gibt es Standards für die Zugangswege zur Lunge und den anderen Brustkorborganen, aber die müssen trainiert und erlernt werden. Bisher passiert dies mithilfe von Modellen für die Bauchchirurgie. Aber die sind sehr unpräzise. Was uns fehlte, war ein Modell, das die Situation im Brustkorb natürlich abbildet, wo störende Rippen da sind, innere Organe vorhanden sind. Der junge Operateur oder die Operateurin haben ihre Lernkurve hinter sich, bevor sie am Patienten sind und der erfahrene Operateur gewinnt zusätzliche Freiräume für neue OP-Ansätze.“

Fabian Laufer sagte, dass für die operationstechnisch signifikanten unterschiedlichen Anforderungen auch ein kleineres „weibliches“ und ein „kindliches“ Modell hergestellt wird.

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