Die österreichische Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems) hat ein Projekt zur Fertigung von Gewebemodellen mit dem 3D-Drucker gestartet. Ziel der Forschungsarbeit sind 3D-gedruckte Organmodelle mit realitätsnahen Materialeigenschaften. Wir stellen die Forschungsarbeiten der KL Krems einmal genauer vor.

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Als Einsatzbereich der künstlichen, 3D-gedruckten Organe sind besonders die Forschung und die Medizinerausbildung zu nennen, schreibt die Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften aus Krems an der Donau in Österreich in einer Mitteilung an das 3D-grenzenlos Magazin. Am Anfang des Projekts stehen umfassende Analysen von Material-, und Organeigenschaften. Die ermittelten Daten liefern dann „Rezepte“ für 3D-Drucker mit denen die Materialeigenschaften „on demand“ hergestellt werden können.

Bisher üben angehende Mediziner in ihrer Aus-, und Weiterbildung mit zahlreichen Spenderorganen, die nur einmal oder für kurze Zeit verwendet werden können. Zur Durchführung schwieriger Operationen mit der gleichen Gewebeprobe erfordert neue Zugänge, wie zum Beispiel mit 3D-Druck. Prof. Dieter Pahr aus dem Fachbereich Biomechanik der KL Krems verfolgt mit seinen Projektpartnern der ACMIT GmbH und der TU Wien das Ziel realitätsnahe Gewebe-, und Organmodelle per 3D-Drucker herzustellen.

Modelle mit realitätsnahen Gewebeeigenschaften dringend benötigt

Organmodell
3D-Drucker ermöglichen es Patienten-individuelle Organmodelle zur Operationsvorbereitung direkt vor Ort herzustellen (Urheber Symbolbild: bschonewille / 123RF Standard-Bild

Der 3D-Druck wird bereits im Medizinbereich eingesetzt, jedoch fehlt es an Modellen mit realitätsnahen Gewebeeigenschaften. Wie Prof. Pahr in der Mitteilung an unser Magazin erklärte, werden für die Basis eines verbesserten 3D-Drucks zuerst biomechanische Eigenschaften ermittelt, die einen spürbaren Einfluss auf das gefühlte Gewebe-, und Organverhalten haben. Im Anschluss soll analysiert werden, welche Materialien für den 3D-Druck geeignet sind, wie ihre Eigenschaften sind und was für realitätsnahe Mikrostrukturen überhaupt gedruckt werden können. Basierend auf den fundamentalten Untersuchungen werden vom Team danach Testdrucke mit passenden 3D-Druckmethoden gefertigt.

Die Untersuchungen der Testausdrucke werden im hochmodernen Analyse-Labor der KL Krems durchgeführt. Das Labor bietet mechanische Struktur-, und Materialprüfungen, CNC-Fertigung, moderne Gewebeaufbereitung, Bildanalyse, Mikroskopie, Röntgentomograph und Mikrocomputertomograf. Laut Prof. Pahr werde ein Computermodell entwickelt mit dem die mechanischen Eigenschaften eines Gewebes aus dem 3D-Drucker auf Grundlage der Materialauswahl und Druckeinstellungen vorhergesagt werden sollen.

Am Ende soll ein System stehen, mit dem die benötigten Gewebeeigenschaften als Input dienen und ein Rezept für die notwendigen Ausgangsmaterialien und Druckgeometrien als Output liefern. Dies sei ein deutlicher Fortschritt, der eine hohe Individualisierung und Realitätsnähe der Gewebe-, und Organmodelle ermöglicht.

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