Dynamic Molding Anatomische Modelle mit neuem Verfahren drucken

Dynamic Molding ist ein neues Verfahren von 3 Deus Dynamics, das eine Mischung aus 3D-Druck und Spritzguss darstellt. Es wird eingesetzt, um Nachbildungen von Organen möglichst originalgetreu herzustellen.

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Das französische Start-up 3 Deus Dynamics hat ein neues Verfahren entwickelt, das eine Mischung aus 3D-Druck und Spritzguss darstellt. Dieses Verfahren namens Dynamic Molding ist mit allen gängigen injizierbaren Materialien und mit allen auf dem Markt befindlichen Spezialsilikonen kompatibel. Das Unternehmen bietet anatomische Modelle für die Ausbildung und chirurgische Vortests (MD Klasse 1) an. Die von 3 Deus Dynamics hergestellten Modelle können personalisiert werden und zeichnen sich insbesondere durch ihre Flexibilität (Shore A von 1 bis 90), die original­getreue Wiedergabe von Organen mit komplexer Geometrie, ihre Größe, ihre Präzision (Schichten bis 100 µm) und die Möglichkeit der Herstellung von Objekten mit unterschiedlicher Steifigkeit aus.

Die Technologie von 3 Deus Dynamics wurde von der Plattform 3d.FAB (Universität Lyon 1/CNRS) entwickelt und ist Gegenstand von zwei Patenten. An der Schnittstelle zwischen 3D-Druck durch Materialauftrag und Spritzguss nutzt das Dynamic-Molding-Verfahren die Fließeigenschaften von flüssigen Materialien (Silikone) und körnigen Materialien (Glaskugeln) für die Herstellung von Produkten mit komplexen geometrischen Merkmalen und hohem Mehrwert. Die Flüssigkeit wird von einem Mikrodosierer aufgetragen, der selbst in ein körniges Medium eingetaucht ist, das dann eine dynamische Form bildet, die das Material während des Drucks trägt. In diesem Stadium unterscheidet sich das Dynamic Molding von anderen Technologien durch die physikalischen Eigenschaften des verwendeten Pulvers, welches das 3D-Objekt während der gesamten Herstellungsphase stützt und sich nach jeder Bewegung des Mi­krodosierers selbst repariert. Das Verfahren ermöglicht es also, den Zusammenbruch des Drucks zu vermeiden, der bei flexiblen Materialien durch Überwindung der Schwerkraft entsteht.

Mit dem Dynamic-Molding-Verfahren werden dauerhafte physische und komplexe Nachbildungen aus Silikon hergestellt, wie die äußeren und inneren Geometrien von Organen (Herz, Prostata, Gehirn, Niere, Lunge), wobei die Textur und Elastizität von nativem Gewebe nachgebildet wird und die Möglichkeit besteht, Teile zu schneiden, zu nähen oder Stents und Implantate einzufädeln, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie reißen. Die Methode ermöglicht es, Strukturen mit unterschiedlicher Steifigkeit zu erhalten, um pathologische Strukturen wie einen Tumor in einem Organ zu modellieren.

Anwendung in der Gefäßchirurgie

Die Behandlung komplexer arterieller Erkrankungen wie Aneurysmen, arterieller Dissektionen oder sogar verödender arterieller Pathologien hat in den letzten Jahren dank innovativer Biomaterialien und neuer minimalinvasiver Techniken, die zur Entwicklung endovaskulärer Behandlungen geführt haben, erhebliche Fortschritte gemacht.

Der Erfolg dieser Behandlungen hängt derzeit von der Verwendung von Tiermodellen, Leichen, synthetischen Modellen und virtueller Realität ab. Die Verwendung solcher Modelle hat viele Einschränkungen, da sie weder ein geometrisches Verständnis der Morphologie der Krankheit des Patienten noch eine effektive Planung des chirurgischen Eingriffs ermöglichen.

Um schwerwiegende intraoperative Komplikationen deutlich zu reduzieren, sollte die Verwendung patientenspezifischer, 3D-gedruckter anatomischer Modelle ein besseres Verständnis der Pathologie ermöglichen, indem die chirurgische Geste unter realen Bedingungen simuliert wird, und somit die Auswahl des richtigen endovaskulären Geräts ermöglichen. Ein 3D-Modell muss präzise Spezifikationen wie das Verhalten und die Biomechanik der menschlichen Anatomie aufweisen. In diesem Zusammenhang wurde das Dynamic Molding vom Hospices Civils de Lyon (zweitgrößtes Krankenhaus in Frankreich) ausgewählt, um das Projekt Im-Vasc-3D des Gefäßchirurgen Prof. Patrick Feugier durchzuführen.

Das therapeutische Ziel des Projekts ist die Herstellung eines patientenspezifischen 3D-Modells einer komplexen Arterienerkrankung, die mit einem minimalinvasiven Verfahren behandelt werden soll, um den Eingriff zu planen und zu simulieren. Das Projekt, das derzeit läuft, hat zur Herstellung eines Modells eines Bauchaortenaneurysmas in echter Größe (ca. 35 cm) geführt. Dieses flexible pathologische Modell, das aus einer digitalen STL-Datei durch die virtuelle 3D-Rekonstruktion des Arterienbaums eines Patienten mit Hilfe einer speziellen Bildgebungssoftware (DICOM-Dateien) erstellt wurde, ist ein großer Fortschritt bei der Entwicklung komplexer anatomischer Silikonmodelle.

Das gesamte pathologische Arterienlumen in Lebensgröße wurde hergestellt, so dass eine hohle, flexible, leicht zu handhabende Struktur mit aufgelösten anatomischen Details wie dem Truncus celiacus, den Nierenarterien, der Arteria mesenterica superior und den Arteriae iliacae entstanden ist.

Die Validierung und Bewertung des 3D-Modells unter Katheterisierungsbedingungen wurde von Prof. Feugier und seinem Team durchgeführt, wodurch die Dichtigkeit der Modelle sowie ihre Röntgensichtbarkeit nachgewiesen wurden. Diese patientenspezifischen 3D-Modelle werden systematisch für die Simulation und Planung komplexer arterieller Eingriffe in der Gefäßchirurgie eingesetzt. Das Dynamic Molding kann auf andere flexible anatomische Modellprojekte für die Behandlung von Pathologien ausgedehnt werden, die eine Planung und Personalisierung des Eingriffs erfordern.

Präsenz auf dem deutschen Markt stärken

3 Deus Dynamics war im November 2021 auf den internationalen Fachmessen Formnext und Medica/Compamed 2021 vertreten, um seine neue Technologie zu präsentieren. Die 3D-Drucke, die auf diesen Messen präsentiert wurden, kamen gut an: Drucke für die medizinische Industrie sowie für hochspezialisierte industrielle Anwendungen. Das Unter­nehmen möchte seine Präsenz auf dem deutschen Markt ausweiten.

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