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Dr. Hannes Schwenke und sein Team drucken Arterien-Modelle in 3D aus, um die Anatomie der Patienten besser zu verstehen und ihnen die Angst zu nehmen. Erfahren Sie in diesem Artikel mehr über ihr Verfahren.

Vor zehn Jahren hätten Sie uns nicht geglaubt, wenn wir Ihnen gesagt hätten, dass der 3D-Druck irgendwann erschwinglich genug sein würde, damit Ärzte ihn in ihrer täglichen Praxis einsetzen können. Ein Paradebeispiel für diese aufregende neue Realität ist die Art und Weise, wie Dr. Hannes Schwenke den 3D-Druck in Verbindung mit dem Scannen einsetzt, um genaue Modelle von Patienten-Organen zu erstellen, damit diese effektiver behandelt werden können.

Dr. Schwenke ist ein Pionier auf dem Gebiet der Neurochirurgen. Dank der 3D-Drucktechnologie konnten er und sein Team am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein in Lübeck die Qualität der Operationen von Hirnaneurysmen verbessern. Im Wesentlichen drucken sie die Hirnarterien ihrer Patienten in 3D aus, um sich auf bevorstehende Operationen vorzubereiten. Die 3D-Modelle helfen ihnen, die Situation zu visualisieren, so dass sie die Operationen mit so viel Vorwissen wie möglich beginnen können.

“Die Aneurysma-Operationen, die wir durchführen, sind minimalinvasive endovaskuläre Eingriffe durch die Leisten- oder Handgelenksarterien, alles unter Durchleuchtung”, erklärt er. “Über diese Zugänge verschaffen wir uns dann mit Kathetern Zugang zum Gehirn. Der Schädel muss nicht geöffnet werden.”

Vom Molekül zum maßstabsgetreuen Modell

Dr. Schwenke kann eine relevante Arterie durch eine Kombination aus CT-Scans und 3D-Rotationsangiographie (oder 3DRA) isolieren. Vor etwa fünf Jahren begann er, Netfabb, Fusion 360 und Formlabs SLA-Hardware zu verwenden, um anhand der isolierten Daten einfache Abdrücke von Hirnarterien zu erstellen.

Zunächst verarbeiten Dr. Schwenke und sein Team die Daten in Netfabb und bereiten sie vor. Dann übertragen sie die Daten in Fusion 360, wo sie mechanische Schnittstellen entwerfen. In Fusion 360 werden die Daten dann zu einem physischen, maßstabsgetreuen 3D-Druckmodell der Arterie, das das Team analysieren und sogar eine Strömungssimulation durchführen kann.

Dieser Prozess minimiert die Risiken, die mit komplexen Gehirnoperationen einhergehen, und spart Zeit, so dass das Team mehr Patienten behandeln kann. Die physischen 3D-Modelle helfen ihm auch, die Anatomie seiner Patienten zu visualisieren und die Patienten über ihre bevorstehenden Eingriffe zu informieren. “Die Modelle tragen dazu bei, den Patienten die Angst zu nehmen”, erklärt er und stellt fest, dass sich die Patienten sicherer und wohler fühlen, wenn er ihnen jeden Teil des Verfahrens erklärt.

Pädagogische Vorteile

Die Zeit, die für die Herstellung dieser maßstabsgetreuen Modelle aufgewendet wird, ist keine verschwendete Zeit, sondern Zeit zum Lernen. Während der Vorbereitung der 3D-Modelle für den 3D-Druck können Dr. Schwenke und sein Team mehr über Aneurysmen bei Patienten lernen. “Diese Modelle sind für angehende Ärzte äußerst wertvoll, damit sie besser verstehen können, wie das Blut durch die Arterien fließt, die den Hals und das Gehirn verbinden”, sagt Dr. Schwenke. Und wenn der 3D-Druck einmal begonnen hat, können sie weiter Patienten behandeln.

Bevor Dr. Schwenke dieses Verfahren entwickelte, waren die Medizinstudenten darauf angewiesen, sich diese komplexen Modelle vor allem in ihrem Kopf oder mit 2D-Darstellungen vorzustellen. Mit der Erstellung dieser 3D-Modelle können die angehenden Ärzte ihren Lernweg zum Chirurgen beschleunigen.

Obwohl die Lernmöglichkeiten Grund genug sind, dieses Verfahren einzuführen, reichen die Vorteile über das Klassenzimmer hinaus. Nehmen Sie zum Beispiel die Kosten. Ein generisches Aortenmodell kostet im Durchschnitt 20.000 $, und patientenspezifische Modelle kosten sogar noch mehr. Denken Sie darüber nach: Für die Kosten eines einzigen generischen Modells können Sie ein ganzes Drucklabor einrichten, um die 3D-Modelle im eigenen Haus herzustellen.

Mit diesem neuen Verfahren können Patienten schneller behandelt werden, Operationen werden risikoärmer, und die Kosten werden gesenkt. Aber das Beste daran? Dr. Schwenke und sein Team können mehr Leben retten als je zuvor.

Was kommt als Nächstes auf das Team von Dr. Schwenke zu? “Wir hoffen auf neue Materialien, die dem arteriellen Gewebe ähnlicher sind, für Drucke, die wir mit Roboter Operationen kombinieren können. Klingt, als ob die Zukunft des medizinischen 3D-Drucks weiterhin rosig aussehen wird.