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Anatomische 3D-Modelle Realitätsgetreue Simulation anatomischer Modelle im 3D-Druck

Redakteur: Anne Richter

Die Zeiten, in denen für die medizinische Ausbildung und die Operationsvorbereitung Leichen oder Tiere verwendet wurden, könnten bald vorbei sein. Stratasys präsentiert einen 3D-Drucker für anatomische Modelle mit realitätsgetreuer Simulation und Funktionalität.

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3D-gedrucktes Modell eines Herzens, hergestellt mit dem neuen 3D-Drucker J750 Digital Anatomy, der die Haptik, die Empfindlichkeit und die biomechanischen Eigenschaften der menschlichen Anatomie reproduzieren kann.
3D-gedrucktes Modell eines Herzens, hergestellt mit dem neuen 3D-Drucker J750 Digital Anatomy, der die Haptik, die Empfindlichkeit und die biomechanischen Eigenschaften der menschlichen Anatomie reproduzieren kann.
(Bild: Stratasys)

Stratasys stellt einen neuen 3D-Drucker für den Einsatz im medizinischen Bereich vor. Das System J750 Digital Anatomy wurde entwickelt, um die Haptik, die Empfindlichkeit und die biomechanischen Eigenschaften der menschlichen Anatomie in medizinischen Modellen zu reproduzieren. Gleichzeitig werden OP-Vorbereitungen sowie die Ausbildung von Medizinern optimiert und neue medizintechnische Geräte schneller auf den Markt gebracht.

Mediziner können heutzutage zwischen Leichen, Tieren, traditionellen Modellen oder VR-Modellen wählen, die allerdings alle erhebliche Einschränkungen aufweisen. Tiermodelle geben nur einen ungefähren Eindruck von der menschlichen Anatomie und können ethische Bedenken aufrufen. Leichen bieten kein lebendiges Gewebe und erfordern eine kontrollierte Umgebung. Der 3D-Drucker Digital Anatomy hingegen bildet die Reaktion von echtem Gewebe nach – und kann überall ohne spezielle Vorkehrungen genutzt werden. Darüber hinaus können sich die Anwender auf bestimmte Pathologien konzentrieren. «Wir denken, dass die Gesundheitsversorgung mithilfe von 3D-Druck verbessert werden kann. Hier bietet der 3D-Drucker Digital Anatomy einen grossen Fortschritt», sagt Eyal Miller, Healthcare Business Unit Head bei Stratasys. «Wir bieten Chirurgen die Möglichkeit einer Ausbildung in realistischerer Umgebung ohne Risiken. Zudem erwarten wir, dass die Hersteller medizintechnischer Geräte die Markteinführung ihrer Produkte verbessern können, indem sie mit diesen neuen Modellen Designverifikationen und -validierungen, Prüfungen der Gebrauchstauglichkeit und Fehleranalysen durchführen.»

Verbesserung der Haptik war der entscheidende Schritt

Mehrere Einrichtungen haben den neuen 3D-Drucker bereits getestet. Das Jacobs Institute, ein medizinisches Innovationszentrum mit Sitz in Buffalo, N.Y., das sich auf die Beschleunigung der Geräteentwicklung in der Gefässmedizin konzentriert, hat den 3D-Drucker Digital Anatomy getestet, um wichtige Gefässkomponenten für fortgeschrittene Tests und Schulungen neu zu erstellen. «3D-Druck war im Vergleich zu Leichen- oder Tiermodellen grossartig für die patientenspezifische anatomische Nachbildung. Der entscheidende Schritt auf dem Weg zu realitätsgetreuen Organmodellen waren jedoch die Haptik sowie die realistischen biomechanischen Eigenschaften wie bei echtem Gewebe», sagt Dr. Adnan Siddiqui, Chief Medical Officer am Jacobs Institute. «Genau das gelingt uns mit dem 3D-Drucker Digital Anatomy. Diese Modelle bieten uns unserer Ansicht nach die beste Möglichkeit, physiologische Bedingungen des Menschen auf struktureller Basis nachzubilden, um reale klinische Situationen zu simulieren und neue Hilfsmittel auf Wirksamkeit zu untersuchen, bevor sie am Patienten angewendet werden.»

In Verbindung mit dem 3D-Drucker stellt Stratasys auch drei neue Materialien – Tissuematrix, Gelmatrix und Bonematrix – für 3D-Druckanwendungen in den Bereichen Kardiologie, Gefässmedizin und Orthopädie vor. Darüber hinaus kommt ein Reinigungsgerät für Blutgefässe auf den Markt, das Stützmaterial aus 3D-gedruckten Blutgefässen entfernt. Der neue 3D-Drucker von Stratasys wird voraussichtlich in erster Linie von Herstellern medizintechnischer Geräte genutzt werden, die nach neuen Möglichkeiten suchen, um Technologien und Verfahren schneller einzuführen. Zudem ist die Nutzung auch in akademischen medizinischen Einrichtungen, die unter zunehmendem Druck stehen sowie Schulungen ausserhalb des Operationssaals durchführen müssen, um das Risiko für Patienten zu minimieren, hilfreich. Die Lösung unterstützt auch die Bemühungen, vom zeitbasierten chirurgischen Training zur leistungsbasierten Auswertung überzugehen.

Die J750 Digital Anatomy baut auf den Investitionen von Stratasys auf. Im vergangenen November validierte das Unternehmen Materialise die 3D-Drucker J750 und J735 sowie die Objet30 Prime von Stratasys für den Einsatz mit der von der FDA zugelassenen Mimics-inprint-Software von Materialise zur Erstellung anatomischer Modelle für die Patientenversorgung. Das Unternehmen hat eng mit der Veterans Health Administration zusammengearbeitet, um sowohl FDM- als auch Polyjet-Technologien auf eine Vielzahl von Gesundheitseinrichtungen anzuwenden, darunter eine Anwendung zur Kieferrekonstruktion, die die Operationszeit um 80–100 Minuten verkürzte. Die Universitätsklinik CHU Bordeaux in Frankreich hat die J750 von Stratasys integriert, um per 3D-Druck realitätsgetreue transparente und farbige Modelle von Patienten-Nieren für komplexe Tumorentfernungen zu erstellen. SMM

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