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Forschung: Forscher nutzen 3D-Druck um Knieprobleme zu erforschen und zu heilen

Italienische und griechische Forscher haben mit Hilfe von 3D-Druck realistische Kniemodelle entworfen. Ziel ist es, Knieprobleme zu studieren und mit Hilfe von Belastungstests und anderen Forschungen chirurgische Behandlungspläne für Patienten zu entwickeln.

Ein Forscherteam der Universität von Ioannina in Griechenland und der Universität Cattolica del Sacro Cuore („Katholische Universität vom Heiligen Herzen“) aus Rom haben 3D-Kniemodelle gedruckt, um Knieschmerzen und die damit verbundene beeinträchtigte Fortbewegung wegen Problemen mit der Kniescheibe (Patella) zu studieren.

Mit dem 3D-Drucker konnten sie Femur, Tibia, Patella und eine Knie-Rekonstruktions-Guide herstellen. Der Guide erlaubte ihnen, ihr Verständnis bezüglich Defekten in der Pantella zu verbessern, indem sie Bewegungen in Kadavern simulierten und beobachteten. Dies und weitere Schritte beschrieben Gian Luca Gervasi, Roberto Tribuzi, Anastasios Georgoulis, Cerulli Giuliano, und Marco Freddolini in ihrem Dokument „Ein neuer Ansatz für Patellofemoral-Tracking unter Einsatzes eines Kniemodells aus dem 3D-Drucker zur Rekonstruktions-Verwendung“, welches im Journal „3D Printing und Additive Manufacturing“ veröffentlicht wurde.

Die Forscher beschreiben alle Vorteile des 3D-Drucks, der Anpassbarkeit, der Nachhaltigkeit in der Forschung, die schnellere Produktion und die Erschwinglichkeit dieses Fertigungsverfahrens. In ihrem Papier berichtete das Forscherteam wie sie basierend auf MRI-Scans des Knies eines Patienten dazu in der Lage waren, die drei Hauptteile des Knies mit dem 3D-Drucker zu rekonstruieren. Die Sehnen und Bänder wurden künstlich gefertigt. Die künstlichen Knieteile erlaubten den Forschern herauszufinden, was passiert, wenn das Knie einer bestimmten Kraft ausgesetzt wird.

Ergebnisse der Studie insgesamt der positiv

Sie exportierten die Daten aus dem MRI-Scans in ein 3D-Modell unter Einsatz der 3D-Software „FreeCAD“ und verwendeten einen „MakerGear™“-3D-Drucker für den 3D-Druck. Nach Fertigstellung des Kniemodells führten sie einen Kniebelastungstest durch. Die Ergebnisse der Studie waren insgesamt sehr positiv. Das 3D-Modell konnte bei nutzbringenden, niedrigen Kosten gefertigt und die Patella in mehr als ausreichender Weise simuliert und dadurch studiert werden. Basierend auf diesen Erfolg entschlossen sich die Forscher dazu die Modelle dafür einzusetzen angepasste chirurgische Behandlungspläne für Patienten zu entwickeln.

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