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Formlabs Maßgeschneiderte Behandlungswege durch 3D-gedruckte Anatomiemodelle

| Autor / Redakteur: Stefan Holländer* / Julia Engelke

Moderne 3D-Drucktechnologien ermöglichen eine schnelle, präzise und kostengünstigere Herstellung individueller Anatomiemodelle. Anhand dieser ist es Ärzten möglich, den Patienten im Voraus über das Vorgehen bei einer Operation aufzuklären und mögliche Risiken anschaulich darzustellen.

Patientenspezifische Anatomiemodelle ermöglichen eine präzise Vorplanung des Eingriffs. Das Resultat: verringerte OP-Zeiten und Reduzierung der Risiken.
Patientenspezifische Anatomiemodelle ermöglichen eine präzise Vorplanung des Eingriffs. Das Resultat: verringerte OP-Zeiten und Reduzierung der Risiken.
(Bild: Formlabs)
  • Schnelle Fertigung: Herstellung des 3D-Modells innerhalb weniger Stunden
  • Präzise Planung der Operationen unter der Berücksichtigung patientenspezifischer Unterschiede
  • 3D-Druck bietet großes Potential für weitere Behandlungsbereiche

Bei sieben von zehn Menschen treten irgendwann im Laufe ihres Lebens Rückenprobleme auf. Häufig entstehen diese durch einen Bruch oder eine Krümmung der Wirbelsäule oder – im schlimmsten Fall – durch degenerative Erkrankungen oder einen Tumor. Der Ansatz der Diagnose und Behandlung ist dabei stark von der individuellen Pathologie abhängig. So werden unter Umständen vollkommen unterschiedliche, individuelle Herangehensweisen benötigt. Insbesondere Eingriffe an der Wirbelsäule sind oft hochkomplex und sehr patientenspezifisch. Das Ergebnis ist eine weltweit wachsende Nachfrage nach medizinischen Anwendungen, die speziell auf den Patienten angepasst sind und Ärzten maßgeschneiderte Behandlungswege bieten.

Eingriffe detailgenau planen und Komplikationen vermeiden

Hochpräzise, patientenspezifische Anatomiemodelle ermöglichen es Ärzten, Eingriffe bereits vorab am lebensechten Modell durchzuspielen. Darüber hinaus erleichtern sie teaminterne Besprechungen sowie Einwilligungsgespräche mit Patienten. So ist es Ärzten mithilfe eines solchen lebensechten Modells möglich, Patienten im Vorgespräch das genaue Vorgehen anschaulicher und greifbarer darzulegen und spezifischer auf eventuelle Risiken einzugehen. Dies ist von besonders großer Bedeutung, wenn eine OP, wie im Fall von Eingriffen an der Wirbelsäule, mit hohen Risiken, wie dem einer Lähmung, verbunden ist. Durch die Möglichkeit, komplexe Eingriffe bereits zuvor zu simulieren, lassen sich zudem OP-Zeiten massiv verkürzen und die damit verbundenen Kosten erheblich reduzieren.

Die Fertigung solcher präzisen, naturgetreuen und individuellen Anatomiemodelle mit konventionellen Verfahren ist in der Regel jedoch äußerst zeitaufwendig. Für die Herstellung eines entsprechenden Modells werden häufig mehrere Wochen benötigt. Eine lange Zeit für die oft unter starken Schmerzen leidenden Patienten. Bedingt durch die Art und Weise ihrer Herstellung bilden die Modelle zudem oft den gesamten MRT- oder CT-Scan und nicht nur den Bereich ab, der für die Behandlung benötigt wird. Dies führt wiederum zu einem zusätzlichen Materialbedarf sowie damit verbundenen zusätzlichen Kosten und einer höheren anschließend erforderlichen Analysezeit.

In nur wenigen Stunden vom Scan zum fertigen Modell

Mit Hilfe moderner 3D-Drucktechnologien ist es inzwischen möglich, solche individuellen und lebensechten Anatomiemodelle innerhalb von nur wenigen Stunden und zu deutlich geringeren Kosten zu fertigen. Auf diese Weise können mehr Patienten von den Vorteilen individueller Behandlungsansätze sowie verringerter OP-Zeiten und Risiken profitieren und Wartezeiten auf dringend benötigte, komplexe Eingriffe verringert werden.

Ein Beispiel für den konkreten Einsatz und die Möglichkeiten solcher Modelle ist das auf Wirbelsäulenbehandlungen spezialisierte Newcastle Hospital in Großbritannien. Das Klinikteam hatte einen Patienten, der unter einer Neuralrohrfehlbildung in Form einer Spina bifida mit stark gekrümmter Deformierung litt. Diese äußerte sich durch eine übermäßige Auswärtskrümmung des Rückgrats, die eine anormale Rundung am oberen Rückenbereich zur Folge hatte. Aufgrund der zunehmenden Deformierung und Problemen beim Sitzen und Schlafen plagten den Patienten tagtäglich starke Schmerzen. In Zusammenarbeit mit Formlabs waren die Bildgebungsexperten von Axial 3D in der Lage, innerhalb von nur 48 Stunden ein maßgetreues Modell der Wirbelsäule des Patienten auf Basis seiner CT- und MRT-Daten zu erstellen, zu drucken und an das Krankenhaus zu liefern. Anders als konventionell gefertigte Modelle beschränkte sich das Modell auf den relevanten Teil des Scans.

Das 3D-Druckmodell erlaubte es dem Team innerhalb kürzester Zeit – sowie unter Berücksichtigung aller eventuellen individuellen Risiken – die Möglichkeit einer verkürzenden Osteotomie zu beurteilen. Bei Erfolg ist es durch diesen komplexen Eingriff möglich, die Rückenmarkspannung ohne eine direkte Nervenschädigung zu verringern. Des Weiteren erhielt das Team Einsichten darüber, welche Stiele beim Einsetzen der Schrauben verwendet werden können und wie bei der OP am besten vorzugehen sei. Zudem ließen sich die Operation auf diese Weise deutlich präziser planen und patientenspezifische Unterschiede und Besonderheiten besser berücksichtigen.

Das 3D-gedruckte Modell half dem Klinikteam zudem, den Patienten und seine Familie vorab umfassender und verständlicher zu informieren. Mögliche Risiken konnten besser erläutert und Erwartungen realistischer gehalten werden. Durch eine komplette Operationssimulation war das Team in der Lage, die Operationszeit für den komplizierten chirurgischen Eingriff um mehr als 120 Minuten zu verringern. Auf diese Weise konnten mit der OP verbundene Kosten in Höhe von rund 8.000 GBP gespart werden. Zusätzlich half der Ansatz, den Blutverlust einzuschränken, und erleichterte die Kommunikation des Chirurgenteams während der OP. Detaillierte und präzise, patientenspezifische Modelle ermöglichen somit sowohl zusätzliche Sicherheit für den Patienten als auch zusätzliche verfügbare OP-Zeit.

Kapazitäten schaffen und Möglichkeiten nutzen

Um der wachsenden Nachfrage nach patientenspezifischen 3D-Druckmodellen gerecht zu werden, arbeiten das Newcastle Hospital, Axial 3D und Formlabs derzeit an einer 3D-Druckeinrichtung direkt vor Ort. Mit dieser soll dem Klinikpersonal 24/7-Zugriff zu der Technologie gewährt werden, um interne Absprachen und Einwilligungsgespräche sowie komplexe, hoch individuelle Eingriffe zu vereinfachen.

3D-Druck ist bei komplizierten Wirbelsäuleneingriffen zu einem wichtigen Bestandteil der Operationsplanung geworden. Die Vorteile patientenspezifischer Anatomiemodelle werden dabei auch in Zukunft eine große Rolle in der Medizintechnik und bei der Vorplanung komplexer Eingriffe spielen. Zudem bieten sie auch für andere Behandlungsbereiche wie beispielsweise die Traumatologie großes Potential.

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* Stefan Holländer ist Managing Director EMEA bei Formlabs.

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