Gefäßmodelle zur OP-Vorbereitung:

Universitätsklinik Mainz nutzt 3D-Druck zur Fertigung von Gefäßmodellen für die OP-Planung in der Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie

 16. November 2017  Susann Heinze-Wallmeyer  

Der 3D-Drucker Hersteller Stratasys Ltd. gab gestern bekannt, dass Ärzte für Kardio-, Thorax- und Gefäßchirurgie der Universitätsklinik Mainz die PolyJet 3D Technologie für die Planung von komplexen, lebensgefährlichen Gefäßoperationen nutzen. Die Verwendung der 3D-gedruckten Modelle würde zu einer erheblichen Reduzierung der OP-Zeit, vor allem aber auch zu einer noch besseren OP-Planung und erheblichen Kostenreduzierungen führen.

JGU Universitätsmedizin Mainz LogoDie Chirurgen der Klinik und Polyklinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie an der Universitätsklinik Mainz behandelten einer Pressemitteilung zufolge eine 53-jährige Frau, die aufgrund ihres komplexen Krankheitsbildes von anderen Kliniken abgelehnt wurde, unter anderem durch den Einsatz eines 3D-gedruckten Gefäßmodells ihrer Aorta. Dieses Modell wurde dazu genutzt, um ein besseres Verständnis für das Problem zu bekommen und die Operation bestmöglich zu planen. Hergestellt wurde es mit einem Stratasys PolyJet 3D-Drucker Objet Eden260VS. Mittlerweile wurden mit diesem auch für weitere Patienten Gefäßmodelle  gefertigt.

3D-gedrucktes Aortenmodell mit Stent-Draht
Hier sehen Sie das 3D-gedruckte Gefäßmodell der Aorta und einen eingeführten Stent-Draht (Bild © Stratasys).

Die Klinik und Polyklinik gehört zu den international anerkannten „Center of Excellence“. Sie bietet sowohl eine Patientenversorgung an, ist aber auch in der Forschung aktiv. Das Krankenhaus hat bereits mehrere Patienten mit lebensbedrohlichen Aortenerkrankungen erfolgreich chirurgisch behandelt. Nach Ansicht von Prof. Dr. Bernhard Dorweiler, seines Zeichens Leiter der Abteilung für Gefäßchirurgie, spielt der 3D-Druck bei der Erhöhung des Standards bei der Patientenversorgung eine entscheidende Rolle.

„Im Schnitt können pro vaskulärem Patientenfall CT-Aufnahmen mit 1000-2000 Bildern gemacht werden, mit denen die Chirurgen die Krankheit analysieren und diagnostizieren. Das kann mehrdeutig und zeitaufwendig sein, wenn das Thema komplex ist „, so Prof. Dr. Dorweiler. „Mit 3D-gedruckten Modellen können wir schnell die individuelle Anatomie des Patienten verstehen und die Art der Behandlung bestimmen, die für eine erfolgreiche Behandlung erforderlich ist.“

3D-gedrucktes Aorten- und Aortenbogenmodell.
Dieses Aorten- und Aortenbogenmodell wurde für die OP-Planung 3D-gedruckt (Bild © Stratasys).

Bei der bereits erwähnten 53-jährigen Patientin bestand eine Aortenfehlbildung in der Nähe des Herzens, was zu einem vorgewölbten Blutgefäß am Hals führte. Die durchgeführten CT-Scans allein ermöglichten keine genaue Diagnose. „Beim Betrachten der CT-Scans war es unmöglich, die Anatomie eindeutig zu visualisieren. Also beschlossen wir, ein 3D-Modell zu drucken, und es wurde dann zum ersten Mal klar, woher das Problem kam und wie groß es war“, so Prof. Dr. Dorweiler. Man habe das Modell nicht nur dazu verwendet, um der Patientin den Befund zu erklären, sondern nahmen es sogar zu den insgesamt drei Operationen mit.

Auch heute noch ist die Behandlung komplexer Aortenerkrankungen ein schwieriges Unterfangen, auch wenn die endovaskuläre Methode zum Einsatz kommt. Hierbei müssen sich Chirurgen auf einen Monitor verlassen, um einen kleinen Stent durch die Arterien zu schieben und an der passenden Stelle der Aorta zu implantieren. Bei einem anderen Fall stand das Ärzteteam vor dem Problem, ein Aortenbogenaneurysma behandeln zu müssen. Dazu ließen sie mit einem Stratasys Objet Eden260VS 3D-Drucker ein Aortenbogenmodell drucken, mit dem sie dann die Operation üben und planen konnten. Auch die Konstruktion des Stentimplantates ließ sich so vorab anpassen, was die Operationszeit erheblich reduzierte.

„Wie in aktuellen veröffentlichten Studien hervorgehoben wurde, gibt es bei der Verwendung von 3D-gedruckten Modellen vor der Operation Einsparungen bei der Operationszeit von 5 – 45 Minuten“, äußerte Prof. Dr. Dorweiler. „Die Forschung ist noch nicht abgeschlossen, aber wenn Sie eine durchschnittliche OP-Zeit von 2 – 4 Stunden annehmen, sehen Sie eine Zeitersparnis von bis zu 40%. Wenn Sie jeden Tag mit komplexen Gefäßerkrankungen zu tun haben, können diese Zeitersparnisse den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen.“

Ausbildung zukünftiger Gefäßchirurgen

In der Abteilung für Gefäßchirurgie wird auch der Ärztenachwuchs ausgebildet. Dabei spielt der 3D-Druck eine wichtige Rolle. „Wir verwenden den Stratasys Eden260VS 3D-Drucker in unserer BiomaTicS-Forschungsplattform, um Modelle von Aortenanatomien aus realen Fällen zu erstellen, damit wir zukünftigen Gefäßchirurgen beibringen können, wie sie komplexe endovaskuläre Operationen erfolgreich durchführen können. Mit der Möglichkeit, patientenspezifische Aortenmodelle in klarem, transparentem Material zu drucken, können die Auszubildenden endovaskuläre Verfahren üben und schwierige Drahtfertigkeiten erlernen, indem sie die exakten Repliken der Blutgefäße verwenden. Für das Gesundheitswesen ist es entscheidend, dass wir die Möglichkeiten des 3D-Drucks für medizinisches Training, Ausbildung und Forschung für zukünftige Durchbrüche nutzen,“ so Professor Dorweiler abschließend.

Stratasys Objet Eden260VS 3D-Drucker.
Die Gefäßmodelle werden mit einem Stratasys Objet Eden260VS 3D-Drucker gefertigt (Bild © Stratasys).

Auch der Business Manager Healtchare EMEA bei Stratasys Rene Martin äußerte sich zum Einsatz des 3D-Drucks an der Universitätsklinik Mainz: „Der bahnbrechende Einsatz des 3D-Drucks unterstreicht heute, warum das Universitätsklinikum Mainz an vorderster Front der deutschen medizinischen Forschung und Entwicklung steht. Durch den Einsatz von hochauflösendem 3D-Druck können Ärzte und Chirurgen dank der Fähigkeit, patientenspezifische Anatomien zu replizieren, schnell lebensrettende chirurgische Ansätze planen, praktizieren und bestimmen – nicht nur zur Verbesserung der Patientenversorgung und (Behandlungs)-ergebnisse, sondern auch zur Risikominimierung und Kostensenkung.“

Natürlich wird der 3D-Druck noch in vielen weiteren Bereichen eingesetzt. Aber auch in der Medizin kommt das Verfahren immer häufiger zur Anwendung. Über neueste Meldungen in diesem Bereich informieren wir Sie in unserem kostenlosen 3D-grenzenlos Newsletter, den Sie hier abonnieren können.

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