Patientenspezifisches Scapula-Implantat: Revolution durch additive Fertigung und Digitalisierung

3D-Druck Ingenieurtechnik ermöglicht intelligente Implantate

26.11.2024 Quelle: PTC 2 min Lesedauer

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Ein vollständig patientenspezifisches Scapula-Implantat für eine junge Krebspatientin hat ein Expertenteam entwickelt. Es setzte dazu auf additive Fertigung, Digitalisierung und medizinische Bildgebung.

Ein Expertenteam entwickelte gemeinsam ein Scapula-Implantat aus Titan, das exakt auf die Anatomie der Patientin zugeschnitten ist. (Bild: Tel Aviv Medical Center) — Ein Expertenteam entwickelte gemeinsam ein Scapula-Implantat aus Titan, das exakt auf die Anatomie der Patientin zugeschnitten ist.
(Bild: Tel Aviv Medical Center)

In einem Gemeinschaftsprojekt hat ein Expertenteam des Tel Aviv Medical Center, von PTC und Hexagon ein vollständig patientenspezifisches Scapula-Implantat für eine 16-jährige Krebspatientin geschaffen. Das Team nutzte additive Fertigung und medizinische Bildgebung, um das Implantat aus Titan zu entwerfen und herzustellen, das exakt auf die Anatomie der Patientin zugeschnitten ist.

Die Operation verlief planmäßig, das personalisierte Implantat passte nahtlos und die Patientin gewann innerhalb weniger Tage ihre Beweglichkeit zurück. (Bild: Tel Aviv Medical Center) — Die Operation verlief planmäßig, das personalisierte Implantat passte nahtlos und die Patientin gewann innerhalb weniger Tage ihre Beweglichkeit zurück.
(Bild: Tel Aviv Medical Center)

Die Experten führten eine 3D-Segmentierung des Tumors und des umgebenden Knochens durch, um eine effektive Rekonstruktion zu ermöglichen. Ein digitaler Zwilling des anatomischen Modells wurde erstellt und im Maßstab 1:1 gedruckt, um die präoperative Planung zu unterstützen und die Resektionsränder abzugrenzen. Gleichzeitig wurde mit der CAD-Software Creo von PTC ein individuelles 3D-gedrucktes Implantat entworfen, um die verbleibenden Muskelstümpfe zu verankern und die Gelenke zu rekonstruieren.

Zu den wesentlichen Anforderungen und Herausforderungen zählten:

Das ursprüngliche anatomische Volumen, die Form und Kinematik der Patientin beibehalten

Die mechanischen Eigenschaften des Implantats optimieren bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung

Einen optimalen Satz an Verankerungspunkten für die Muskelbefestigung bereitstellen

Eine fortschrittliche Gitterstruktur umsetzen, um das Einwachsen von Bindegewebe und Muskeln zu erleichtern und durch Nutzung von Creo Design for Metal Additive Manufacturing Abstützungen und Verzerrungen vermeiden

Minimale Oberflächen für eine reibungslose Gelenkkinematik einführen

Bioaktive gedruckte Implantate sind die Zukunft der Implantate!

Dr. Solomon Dadia, Leiter der Abteilung für chirurgische Innovation und 3D-Druck, Tel Aviv Sourasky Medical Center

Die Zusammenarbeit zwischen dem Tel Aviv Medical Center, PTC und Hexagon ist ein Meilenstein, bei dem Ingenieurtechnik auf personalisierte Medizin trifft.(Bild: PTC) — Die Zusammenarbeit zwischen dem Tel Aviv Medical Center, PTC und Hexagon ist ein Meilenstein, bei dem Ingenieurtechnik auf personalisierte Medizin trifft.
(Bild: PTC)

Das Team setzte während der Entwicklung auf den Einsatz mechanischer Simulationen, um die Belastbarkeit des Implantats für Schulter- und Armbewegungen zu überprüfen. Dank der Lösung Simufact Additive von Hexagon wurden die Prozesse und die Herstellbarkeit vorab simuliert und so die Anzahl an gedruckten Proben reduziert. Mithilfe von Hexagons Vgstudio wurde die Druckqualität für die Zertifizierung überprüft.

„Die Entwicklung komplexer implantierbarer gedruckter Materialien in Verbindung mit leistungsfähiger additiver Fertigungs- und Simulationssoftware ermöglicht es uns, intelligente Implantate in die Welt der Chirurgie einzuführen“, erklärt Dr. Solomon Dadia, Leiter der Abteilung für chirurgische Innovation und 3D-Druck, Tel Aviv Sourasky Medical Center. „Diese Implantate interagieren mit dem Gewebe, um ihren Fortbestand im Körper zu optimieren, eine perfekte Passform zu gewährleisten und das Gewebewachstum zu fördern.

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Stand: 08.12.2025

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