In den letzten Jahren hat sich der 3D-Druck als bahnbrechende Technologie in vielen Bereichen etabliert. In der Medizin, insbesondere in der Chirurgie, bietet der 3D-Druck vielfältige Möglichkeiten und bringt zahlreiche Vorteile mit sich. In diesem Artikel werden die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druck in der Chirurgie, die Vorteile und die Bereiche, die besonders davon profitieren, sowie einige bekannte Projekte diskutiert.
Der 3D-Druck bietet zahlreiche Möglichkeiten und Vorteile in der Chirurgie. Durch die Herstellung patientenspezifischer Implantate, präoperative Planung mit 3D-Modellen und das Potenzial des Bioprintings können Chirurgen präzisere Eingriffe durchführen, die Operationszeit reduzieren und die Patientenergebnisse verbessern. Besonders in den Bereichen Orthopädie, Neurochirurgie, Kiefer- und Gesichtschirurgie sowie Herz- und Gefäßchirurgie zeigt der 3D-Druck sein großes Potenzial. Erfolgreiche Projekte auf der ganzen Welt belegen, dass diese Technologie das Gesundheitswesen revolutionieren kann.
Die beiden Unternehmen Carl Zeiss Meditec und Precise Bio geben ihre Unternehmenskooperation bei der Entwicklung von künstlichem Hornhautgewebe mit Hilfe von 3D-Bioprinting bekannt. Ziel ist die Realisierung von Gewebe für Patienten, die endotheliale Keratoplastik benötigen. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Am spanischen SJD Barcelona Children’s Hospital wird das Osteosarkom des 11-jährige Andrés behandelt. Um sich optimal auf den Eingriff vorzubereiten, nutzen die Ärzte den 3D-Druck von BCN3D. Damit stellen sie eine Kopie des Tumors her und können sich so mit den Schwierigkeiten und Tücken bei der Entfernung des Tumors vertraut machen.
Deutsche Forscher der Universität des Saarlands arbeiten mit Hilfe von passgenauen Implantaten aus dem 3D-Drucker daran die Heilung von Knochenbrüchen zu verbessern. Das Implantat hilft den Medizinern dabei, schneller über Verzögerungen oder Probleme bei der Heilung zu erfahren und reagieren zu können. Formgedächtnisdrähte können bei Bedarf die schnellere Genesung zusätzlich unterstützen.
Ein Ärzteteam am Shaare Zedek Medical Center in Israel hat mit Hilfe von 3D-Druck eine Hornhaut entwickelt, die einem 71-jährigen Patienten erfolgreich transplantiert wurde. Das 3D-gedruckte Implantat ist lediglich 50 Mikrometer dünn und besteht aus synthetischen Materialien. Dadurch wollen die Mediziner gewährleisten, dass das Implantat vom Patienten nicht abgestoßen wird.
US-amerikanische Forscher an der Stanford University haben die Möglichkeiten für den 3D-Druck von Herzen untersucht. Die Herausforderung ist äußerst komplex, da der schichtweise Aufbau von Zellen nicht so einfach gelingt wie die additive Verarbeitung von Kunststofffilamenten und zusätzlich am Leben erhalten werden müssen. Außerdem weist das Herz eine äußerst komplizierte Struktur auf. Trotzdem zeigen sich die Wissenschaftlicher positiv in naher Zukunft menschliche Herzen mit 3D-Druckern herstellen zu können.
Mediziner in Indien kamen am vergangenen Sonntag beim Zoriox Innovation Labs Summit zusammen und diskutierten, wie der 3D-Druck und andere Methoden auf die Gesichtsrekonstruktion, nach Entstellungen im Gesicht, die durch die Krankheit Mukormykose („Schwarzer Pilz“), entstehen können, angewendet werden können. In der Zeit der COVID19-Pandemie sollen die Fälle von Mukormykose deutlich zugenommen haben.
Ärzte am Seattle Children’s nutzen seit einigen Jahren den 3D-Druck, um sich auf Operationen mit 3D-gedruckten Modellen von Herzen vorzubereiten. Auch den Patienten bzw. ihren Eltern ist damit geholfen, da das Problem schneller verständlich erklärt werden kann. Laut den Ärzten hat sich die 3D-Drucktechnologie zudem in den vergangenen Jahren deutlich verbessert.
In Indien gelang es den Ärzten des Manipal Hospitals einen Krebspatienten mit einem 3D-gedruckten Titanimplantat das Leben zu retten. Das Implantat wog aufgrund einer modifizierten Wabentechnologie weniger als 250 Gramm, anstatt der 5 Kilogramm, die eine Operation bei dem Patient unmöglich gemacht hätten. Wir stellen das 3D-gedruckte Brustimplantat und den Weg bis zur Operation einmal genauer vor.
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“.
Der polnische Tiermedizin-Student Maciej Szczepański nutzt seinen 3D-Drucker, um mit 3D-Druck für Tiere individuelle Prothesen anzufertigen. Mit seinem Zortrax Inventure 3D-Drucker gelang es ihm jetzt mehrere Hunde mit Prothesen auszustatten. Der Labrador Leto zum Beispiel konnte bereits nach kurzer Zeit wieder wie vor seinem Unfall laufen.
Das 3D-Biodruck-Unternehmen BICO schließt mit dem Unternehmen Nanochon einen Auftragsfertigungsvertrag über 1,5 Mio. USD für den regenerativen Gelenkersatz ab. SCIENION wird dabei als Auftragshersteller fungieren. Nanochon möchte den 3D-Druck von regenerativen Gelenkimplantaten voranbringen.
Vor gut einem Jahr haben General Electric (GE) und die University of Sydney ihre Zusammenarbeit bei der Errichtung des Sydney Manufacturing Hubs in Darlington, Australien, angekündigt, um den Metall-3D-Druck in Australien voranzubringen. Nun wurde das Zentrum eröffnet. Wir haben die Ziele des Zentrums für die kommenden Jahre zusammengefasst.
Das 3D-Druck-Unternehmen Stratasys hat die Einführung seines neuen „Digital Anatomy Creator“-Moduls bekannt geben. Mit diesem sollen Gesundheitsdienstleister mehr Möglichkeiten für die Herstellung funktioneller medizinischer Modelle zur Verfügung stehen. Anschließend können sie mit den Modellen Diagnosen stellen, individuelle Behandlungspläne entwickeln und sich besser auf chirurgische Eingriffe vorbereiten.
Die koreanischen Unternehmen T&R Biofab und B. Braun arbeiten gemeinsam an der Entwicklung, Produktion und dem Vertrieb von mit 3D-Druck hergestellten PCL-Knochenimplantaten bei Eingriffen am Gehirn zur Rekonstruktion und Reparatur von Schädeltraumata. Das Bioprinting-Unternehmen kümmert sich um die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. B. Braun nutzt seine Vertriebsstruktur um die Implantate zu vertreiben.
Forscher des Center for Additive Manufacturing (AM.NUS) der National University of Singapore haben die Wirksamkeit der Verwendung von Korallenmaterialien für individuelle 3D-gedruckte Implantate für Patienten untersucht, die ein Knochentransplantat benötigen. Bislang gab es drei Methoden beschädigte Knochen zu ersetzen. Der 3D-Druck von Knochenimplantaten soll jedoch für eine effizientere Behandlung sorgen.
Das britische Queen Alexandra Hospital in Portsmouth verfügt seit Kurzem über einen 3D-Drucker von Formlabs, um mit 3D-gedruckten Modellen Chirurgen ihrer Klinik bei der Operationsvorbereitung zu unterstützen. Auch in der Ausbildung finden die realistischen Modelle aus dem 3D-Drucker ihre Anwendung. Patienten, die mit dem 3D-gedruckten Modell über den Eingriff aufgeklärt wurden, sind viel zuversichtlicher, da sie das Prozedere besser verstehen.
Der Bioprinting-Spezialist FluidForm hat eine Unternehmenskooperation mit Ethicon, einem Tochterunternehmen von Johnson and Johnson (J&J), beschlossen. Ziel beider Unternehmen ist es die patentierte FRESH Bioprinting-Technologie für verschiedene Anwendungen zu erweitern und einsetzen.
Forschern aus Großbritannien von der Nottingham Trent University ist es gelungen seine Ärzte mit 3D-gedruckten, realistischen Lebermodellen auszustatten und so besser auf schwierige Operationen vorzubereiten. Die 3D-Modelle stellen die zu erwartenden Problemen direkt an dem Lebermodell dar, wodurch Ärzte die genaue Vorgehensweise an dem Modell wiederholend üben können. Außerdem lassen sich die Modelle auch für die medizinische Ausbildung einsetzen.
Die USF Health – Morsani College of Medicine setzt für seine chirurgische Ausbildung und zur Operationsvorbereitung auf realistische Organmodelle aus dem 3D-Drucker. An dem College wurde unter anderem ein Kunststoffherz zum Erlernen von Operationstechniken erstellt. Die Verantwortlichen weißen dem medizinischen 3D-Druck eine immer höhere Bedeutung zu.
Kanadischen Forschern der University of Alberta ist es gelungen Knorpel für die Rekonstruktion von Nasen nach Hautkrebsbehandlungen mit 3D-Druck herzustellen. Dazu verwendeten die Forscher ein Material, das innerhalb von vier Wochen zu einem für den Patienten geeigneten Knorpel kultiviert wird. Die Wiederherstellung der Nase mit 3D-gedrucktem Material erspart invasive Eingriffe.