3D-Druck in der Medizin: Einsatzbereiche

Die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Druck in der Medizin erstrecken sich von Anschauungsmodellen über additiv gefertigte Prothesen oder Implantate bis hin zu im 3D-Druck gefertigten OP-Instrumenten aus Titan. Techniken wie das Tissue Engineering ermöglichen wiederum die Gewebekonstruktion durch künstlich gezüchtetes Gewebe und stellen das Drucken von Haut oder sogar den Druck ganzer Organe in Aussicht.

 

3D-Druck in der Medizin

Der Einsatz Additiver Fertigungsverfahren in der Medizin bringt viele Vorteile mit sich und ist unter bestimmten Rahmenbedingungen bereits heute wirtschaftlich. Ein solcher Einsatzbereich ist die Medizintechnik. Hier gibt es beispielsweise in der Orthetik, der Prothetik, der Chirurgie sowie der Dentalmedizin und der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten im Bereich komplexer, patientenspezifisch angepasster Spezial- und Einzelanfertigungen.

 

Anschauungsmodelle

Werden Organe oder Knochen als Anschauungsmodelle gefertigt, können diese vorrangig zur präoperativen Planung komplexer Eingriffe, zur vorherigen Anpassung von Implantaten, medizinischen Instrumenten sowie Schablonen oder einfach nur zur Kommunikation mit Kollegen bzw. Patienten eingesetzt werden. Der Einsatz dieser Modelle trägt damit maßgeblich zu einem besseren Verständnis über die Art und Weise des operativen Eingriffes bei und trägt dazu bei Komplikationen während des Eingriffs zu vermeiden und die Eingriffszeiten sowie die Belastungen für Patienten zu minimieren. Wirtschaftlich betrachtet können so effektivere Eingriffe vorgenommen werden und darüber hinaus Komplikationen und Folgeeingriffe vermieden werden. In der Folge lassen sich so kürzere Krankenhausaufenthalte erreichen und schlussendlich sogar die Kosten zur Herstellung der Modelle amortisieren. Darüber hinaus werden 3D Modelle auch zu Unterrichtungszwecken in der Lehre genutzt.

3D-Druck in der Medizin: Becken pelvis MMM_GmbH

Quelle: MMM GmbH

Die Verbesserung der Verfahrenstechniken macht es möglich über die verschiedensten Verfahren 3D gedruckte Modelle zu erzeugen. In der Praxis findet bisher die Stereolithographie, das Lasersintern, das FDM-Verfahren, das Multi-Jet-Modeling und dass kostengünstigere 3D-Printing verwertbare Ergebnisse.

Videos zum 3D-Druck in der Medizin finden sie in der Mediathek: hier geht es zur Mediathek

 

Prothesen und Implantate

Das Einsatzspektrum additiv gefertigter Prothesen und Implantate erstreckt sich von Gipsschienen über Komplettprothesen bis hin zu Gelenkimplantaten und Brücken sowie Kronen oder Kieferprothesen in der Dentalmedizin. Als Vorteilhaft stellt sich dabei besonders die patientenspezifische und individuelle Gestaltung der Prothesen heraus. Aber nicht nur aus medizinischer Sicht haben generativ gefertigte Prothesen einen Mehrwert, sie erhöhen beispielsweise durch abwaschbare Materialien oder kosmetische Designelemente die Lebensqualität ihrer Träger. Aber auch Implantate stehen der patientenspezifischen Anpassung in nichts nach. Bereits heute können die Eigenschaften und die innere Struktur des zu druckenden Materials variiert werden und optimal auf Einsatzzweck und Belastung abgestimmt werden. In Aussicht stehen medizinische Titan-Implantate mit Eigenschaften, die denen von Knochen gleichen. An den Stellen wo Knochen in das Implantat verwachsen sollen, verfügt das generierte Implantat zudem über Poren zur Verbesserung des Knochenwachstums und der Verzahnung mit dem Implantat. Es ist zu erwarten, dass solche Implantate besser durch den Körper angenommen werden und länger im Körper verbleiben als konventionelle Implantate.

Prothese Bein

Foto: Will Root

 

Technische Medizingeräte

Auch bei Technischen Medizingeräten sind durch die gewonnene gestalterische Freiheit mittels Additiver Fertigungsverfahren völlig neue Geometrien möglich, welche mit konventionellen Verfahren kaum zu realisieren sind. Gerade in der Herstellung von Hörgerätschalen sowie Ohrpassstücken mittels Stereolithographie oder Lasersintern und den entsprechenden Materialien wurde der Markt weltweit revolutioniert. Anderseits können nun auch Spezialinstrumente, patientenspezifisches Operationsinstrumente oder Drill- und Cutting-Guides gefertigt werden. Hinterschnitte und andere komplexe geometrische Formen stellen kein werkzeugtechnisches Problem mehr dar und erleichtern die Arbeit von Chirurgen und erhöhen damit letztendlich die medizinischen Möglichkeiten.

3D-Druck  in der Medzin: HšörgerŠteproduktion.

3D gedruckte Ohrpassstücke, Quelle: Hartlauer Handelsgesellschaft m.b.H.

 

Tissue Engineering & Bioprinting

Die als Tissue Engineering oder Bioprinting bezeichnete Neubildung von Gewebe außerhalb des menschlichen Körpers im Labor, basiert ebenfalls auf der schichtweisen Generierung einer porösen Trägermatrix. Durch die Entnahme und Züchtung körpereigener Zellen in bioabbaubaren oder porösen biokompatiblen Werkstoffen, werden beispielsweise Knorpel und Knochenersatzstücke erzeugt. Den größten Mehrwert versprechen sich Mediziner aus Forschungsprojekten in welchen das Drucken von Hautzellen oder das Drucken ganzer Organe erforscht wird. Erste Ansätze zeigen, das es in absehbarer Zeit möglich sein wird Teile eines Organs zu drucken. Der “Druck” funktionsfähiger Organe bleibt bisher aber noch eine Vision die als Motivation dient.

3D-Druck in der Medizin: biodegradeable scaffold

Biologisch abbaubares Gerüst zum Knochenersatz, Quelle: QUT Institute of Health and Biomedical Innovation

 

Die Anwendungsbereiche in der Medizin wachsen stetig und mit Verbesserung der Druck-/Scan-Eigenschaften sowie der Entwicklung geeigneter Werkstoffe werden Additive Fertigungsverfahren eine zunehmende Bedeutung in der Branche haben. Denn gerade in der Medizin, wo schnell und individuell auf die Bedürfnisse von Patienten eingegangen werden muss, entfaltet der 3D-Druck seine vollen Möglichkeiten. Die Zukunftsvision könnte in einem Satz formuliert sein: Organspende aus dem Drucker.

Stephan Zeidler

Stephan Zeidler

Hallo, ich bin Stephan Zeidler, der Verfasser von medfab.de. Als Wirtschaftsingenieur mit Erfahrung im Bereich Additive Manufacturing/ 3D-Druck interessiere ich mich für alles zum Thema 3D-Druck allgemein und in der Medizin. Hier erfahren Sie Neuigkeiten, Grundlagen und Trends zum Thema: 3D-Druck in der Medizin. Viel Spaß beim Lesen. Sie finden mich auch auf Xing.

You may also like...

Hinterlasse eine Antwort

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *


× 7 = vierzig neun

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>