Wie 3D-Druck zur Rettung von Patienten mit Aortenaneurysmata beiträgt
Aortenaneurysmata zählen zu den häufigsten arteriellen Erkrankungen. In akuten Fällen müssen Patienten sofort operiert werden, da eine Ruptur des Aneurysmas zu schweren Komplikation und sogar zum Tod führen kann. Das chirurgische Standardverfahren in solchen Fällen ist das Einsetzen eines Stentgraft durch die Oberschenkelarterie.
Der Fall wird umso komplizierter zu behandeln, wenn sich das Aneurysma nahe einer Arterienverzweigung befindet. In derartigen Situationen muss eine Prothese mit Löchern implantiert werden. Da jeder Patient anders ist, erfordern solche Aortenprothesen teure Maßanfertigungen, deren Produktion schon einmal 4 bis 6 Wochen in Anspruch nimmt – kostbare Zeit, in der das Sterberisiko des Patienten steigt.
Alternativ erstellen Chirurgen manchmal Löcher in einem genormten Stentgraft, die kurz vor dem Eingriff auf die Anatomie des Patienten angepasst werden, basierend auf CT-Scans und manuellen Messungen. Diese Methode ist jedoch nicht sehr präzise und führt unter Umständen zu einer inkorrekten Platzierung und einer daraus resultierenden partiellen Hinderung des Blutflusses.
Um diese komplexen Fälle zuverlässig zu behandeln, hat Dr. med. Paweł Rynio von der Abteilung für Angiologie und Allgemein- und Gefäßchirurgie im polnischen Stettin eine neue, innovative Methode entwickelt zur Vorbereitung von Stentgrafts mithilfe von Modellen aus einem Stereolithografie-3D-Drucker (SLA) von Formlabs.
Durch den 3D-Druck eines Prothesenmodells in unter 24 Stunden – anstatt 6 Wochen zu warten – verbessern die Ärzte die klinischen Ergebnisse bei Patienten nach einem Aortenaneurysma und verringern das Risiko von Komplikationen.
Wie erstellt man eine maßgefertigte Prothese?
Dr. Rynio suchte nach einer Lösung, die seine Arbeit erleichtert, die Lieferzeiten verkürzt und den Patienten eine bessere Behandlung bietet.
Und so verwendet Dr. Rynio 3D-gedruckte Modelle basierend auf der Anatomie des Patienten, um die Stentgrafts anzupassen.
Ihm wurde klar, dass er in einem exakten Aortenmodells der Anatomie des Patienten einen genormten Stentgraft einsetzen konnte, in den er dann an der gewünschten Stellen Löcher hineinbrennt.
Dr. Rynio entschloss sich für 3D-Druck zur Herstellung der Modelle, da man mit dieser Technologie maßgefertigte Teile produzieren kann.
„Ohne 3D-Druck kommen wir nicht an präzise physische Modelle der Organantomie. Die Modelle unterscheiden sich alle, deshalb ist keine Serienproduktion möglich.“
Dr. med. Paweł Rynio von der Abteilung für Angiologie und Allgemein- und Gefäßchirurgie in Stettin, Polen
Individuelle Modelle mit SLA-3D-Druck herstellen
Wie sieht der Herstellungsprozess einer maßgefertigten Aortenprothese aus?
Zunächst wird über einen CT-Scan ein exaktes Abbild der Patientenanatomie generiert. Dann wird die DICOM-Datei unter Aufsicht eines Gefäßchirurgen oder Radiologen von einer speziellen Segmentierungssoftware verarbeitet. Das digitale Modell der Arterien wird dann in Formlabs' Software PreForm geladen, um die Datei für den Druck vorzubereiten.
Die Modelle werden auf einem SLA-3D-Drucker von Formlabs im Maßstab 1:1 gedruckt, um die Anatomie des Patienten korrekt wiederzugeben.
Für den Druck verwendet Dr. Rynio Clear Resin, welches das Einsetzen des Stentgraft vereinfacht und dank seiner Härte und Transparenz das Brennen der Löcher erleichtert.
Nach dem Druck durchläuft das Modell einen automatischen Waschgang im Form Wash und wird anschließend in der Nachhärtestation Form Cure ausgehärtet. Bevor das Modell in den Operationssaal kommt wird es noch per Autoklav sterilisiert.
Weitere Information zur Sterilisierung von BioMed Clear Resin, Clear Resin und anderen Formlabs-Kunstharzen können Sie hier herunterladen.
3D-gedruckte Anatomiemodelle für die vorbereitende Operationsplanung und verbesserte Patientengespräche
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Die Wahl der richtigen Technologie und des richtigen 3D-Druckers
Dr. Rynio hatte verschiedene 3D-Drucktechnologien und -geräte getestet, bevor er sich auf den SLA-3D-Drucker Form 2 von Formlabs festlegte. Schmelzschichtungsdrucke (FDM) waren nicht lichtdurchlässig genug und die Oberfläche war zu rau, was zu Beschädigungen an den Stentgrafts führte. Billige SLA-Drucker hingegen waren nicht sehr benutzerfreundlich und lieferten keine zuverlässigen Ergebnisse.
„Meine Modelle haben komplizierte Geometrien, insbesondere beim Aortenbogen. Deshalb fielen oder brachen die Drucke [mit anderen FDM- und SLA-Druckern] von der Plattform. Ich konnte mich nie darauf verlassen, am nächsten Morgen ein 3D-Modell zu haben oder am Patienten operieren zu können. Das führte oft zu Frustration. Jedoch haben mir diese Versuche gezeigt, dass mein Vorhaben möglich ist – es fehlte nur ein zuverlässiges Gerät. Mit dem Form 2 habe ich solche Probleme natürlich nicht mehr“, erklärt Dr. Rynio.
Eine individuell maßgefertigte Propthese basierend auf einem 3D-gedruckten Modell ist billiger, schneller und präziser. Außerdem läuft so der gesamte Prozess im selben Krankenhaus ab, unter der Aufsicht genau der Spezialisten, die sich auch um den Patienten kümmern.
Weitere Informationen über 3D-Druckanwendungen in Krankenhäusern
Wir möchten unserem Partner CadXpert danken für die Beratung von Dr. Rynio bezüglich der 3D-Drucklösungen von Formlabs.