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Personalisierte Medizin Ein Schulterplatt-Implantat aus dem 3D-Drucker

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

PTC
Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG
Heitec AG
E.E.P.D. Electronic Equipment Produktion & Distribution GmbH

Dank additiver Fertigung und medizinischer Bildgebung gelang es, ein patientenspezifisches Schulterblatt-Implantat für eine 16-jährige Krebspatientin zu entwickeln und zu implantieren. Es passte sich perfekt an die Anatomie der Patientin an.

Bildschirmfoto des Implantats: Mit der Software Creo von PTC wurde ein modernes, individuelles 3D-gedrucktes Implantat entworfen, um die verbleibenden Muskelstümpfe zu verankern und die glenohumeralen und akromioklavikulären Gelenke zu rekonstruieren.(Bild: PTC)
Bildschirmfoto des Implantats: Mit der Software Creo von PTC wurde ein modernes, individuelles 3D-gedrucktes Implantat entworfen, um die verbleibenden Muskelstümpfe zu verankern und die glenohumeralen und akromioklavikulären Gelenke zu rekonstruieren.
(Bild: PTC)

In einem Projekt haben Experten des Tel Aviv Medical Center gemeinsam mit den Tech-Unternehmen PTC und Hexagon ein patientenspezifisches Schulterblatt-Implantat für eine 16-jährige Krebspatientin entwickelt und erfolgreich implantiert.

Das Projekt konnte dank additiver Fertigung in Kombination mit fortschrittlicher medizinischer Bildgebung realisiert werden. Das Ergebnis ist ein Titanimplantat, das exakt an die individuelle Anatomie der Patientin angepasst ist. Grundlage für das Implantat war eine detaillierte 3D-Segmentierung des Tumors und der umgebenden Knochenstrukturen. Daraus wurde ein digitaler Zwilling im Maßstab 1:1 erstellt und ausgedruckt, um die präoperative Planung zu optimieren und exakte Resektionsränder zu definieren.

Für das Implantatdesign wurde die Software Creo von PTC verwendet. Damit konnten die Experten ein Design entwickeln, das nicht nur die Verankerung der verbliebenen Muskelstümpfe, sondern auch die Rekonstruktion der glenohumeralen und akromioklavikulären Gelenke ermöglichte.

Ein modernes Gitterdesign sorgte für optimierte mechanische Eigenschaften, minimale Masse und eine Oberfläche, die das Einwachsen von Bindegewebe fördert. Die Simulation des Fertigungsprozesses mit Simufact Additive von Hexagon und die anschließende Qualitätskontrolle mit VGSTUDIO MAX gewährleisteten die präzise Herstellung und Zertifizierung des Implantats.

Komplexe technische Aufgaben waren vorzubereiten

Röntgenbild des individuellen 3D-gedruckten Implantats nach der Operation. Das personalisierte Implantat passte nahtlos und die Patientin gewann innerhalb weniger Tage ihre Beweglichkeit zurück. (Bild: Tel Aviv Medical Center)
Röntgenbild des individuellen 3D-gedruckten Implantats nach der Operation. Das personalisierte Implantat passte nahtlos und die Patientin gewann innerhalb weniger Tage ihre Beweglichkeit zurück.
(Bild: Tel Aviv Medical Center)

Die Entwicklung des Implantats stellte das Team vor eine Reihe komplexer technischer Aufgaben. Entscheidend war, sowohl die Kinematik als auch die Anatomie zu erhalten. Demzufolge musste das Implantat das ursprüngliche Volumen, die Beweglichkeit und die Form der Schulter rekonstruieren.

Hinzu kommt eine optimierte Mechanik bei einem geringen Gewicht. Denn die mechanischen Eigenschaften mussten sowohl den täglichen Belastungen als auch der Bewegung des Arms standhalten. Fortschrittliche Gitterstrukturen sorgten für ein stabiles Einwachsen von Muskeln und Gewebe in das Implantat. Bevor mit der additiven Fertigung begonnen werden konnte, ging eine mechanische Simulation und thermo-mechanische Kompensation voraus. Sie garantieren eine passgenaue Fertigung sowie die notwendige zuverlässige Belastbarkeit.

Die Operation war schließlich ein voller Erfolg

Die Operation verlief planmäßig und das Implantat fügte sich perfekt in die Anatomie der Patientin ein. Innerhalb weniger Tage nach dem Eingriff erlangte sie ihre Beweglichkeit zurück. Dieser Erfolg bestätigte die Möglichkeiten der personalisierten Medizin.

„Bioaktive, gedruckte Implantate sind die Zukunft. Sie verbinden Chirurgie und Hightech, fördern das Gewebewachstum und ermöglichen optimale Anpassung an den Körper“, betont Dr. Solomon Dadia, Leiter der Abteilung für chirurgische Innovation und 3D-Druck am Tel Aviv Sourasky Medical Center. (heh)

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