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SLS 3D-Druck in der Medizin: OP Vorbereitung für die Kardiologie

Wie Kardiologen mithilfe des 3D-Drucks winzige Leben retten
ZUM ARTIKEL

Die pädiatrische Herzchirurgie 

(Kinderheilkunde)

ist eine der anspruchsvollsten medizinischen Fachrichtungen. Sie muss sich mit feinsten Strukturen wie Herzen von Neugeborenen auseinandersetzen.

Dies ist die Geschichte über einen entschlossenen Kinderchirurgen, seinen neugeborenen Patienten mit Herzfehler und seiner Mutter.

Das Herz eines Neugeborenen kann durchaus nur 20 Gramm wiegen und passt auf die Handfläche eines Menschen. Chirurgische Verfahren an einem so kleinen Herzen bringen eine Menge Schwierigkeiten mit sich.

Wenn das Herz eine Anomalie aufweist, die allgemein bekannt ist, können die meisten Ärzte auf ihre Erfahrung oder die gängigen Methoden wie die Computertomographie (CT-Scan) oder die Magnetresonanztomographie (MRT) zurückgreifen, um ein Bild des Defekts zu erstellen. Die eigentliche Herausforderung beginnt, wenn das Herz winzig ist, die Herzkrankheit selten ist oder sich von anderen typischen Fällen unterscheidet. In all diesen Beispielen können schon Milimeter einen Unterschied über Leben und Tod ausmachen. Um die Überlebenschancen zu erhöhen, entschieden sich die Chirurgen für den 3D-Druck des Herzens mit einem Selektiven Lasersinter 3D-Drucker als Kompaktsystem.

Millimeter vor dem Tod

Dies ist die Geschichte von Kordian, einem 3 Wochen alten Kind aus Polen, das an einer Herzkrankheit namens unterbrochenen Aortenbogen litt. Das Problem war, dass die Aorta, das größte Gefäß, das aus dem Herzen kommt, plötzlich unterbrochen wurde – erklärt Dr. Jarosław Meyer-Szary von der Abteilung für Kinderkardiologie und angeborene Herzfehler am Universitätsklinikum in Danzig, Polen. Da dieser Zustand tödlich sein kann, bestand Gefahr für Kordians Leben. Die Ärzte und seine Mutter, die keine Kenntnisse über die Krankheit hatten, mussten sich schnell für den Eingriff entscheiden. Für Dr. Meyer-Szary war klar, dass er alles tun muss, um den Jungen zu retten. Er traf die Entscheidung, ein 3D-Modell von Kordians Herz in Originalgröße als Vorbereitungsmodell zu verwenden.

Der SLS 3D-Druck als wichtige Unterstützung

Additive Fertigung wird in vielen Krankenhausabteilungen weltweit immer beliebter – auch in der Kardiologie. Sie können jedes Herz drucken und die Anomalie genau erkennen. Die Ärzte können sogar vor dem eigentlichen Eingriff eine Modelloperation durchführen.

Obwohl die gebräuchlichsten FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-Drucker für den täglichen Gebrauch ausreichen, konnte in diesem Fall diese Technologie nicht helfen. Ärzte brauchten eine Lösung, die chirurgische Präzision bietet. Sie mussten jede kleine Vene und Arterie imitieren, die das Herz umgibt. Für FDM 3D-Drucker waren die Adern entweder zu dünn, um gedruckt zu werden, oder sie konnten aufgrund der benötigten Supportstrukturen während der Nachbearbeitung leicht auseinandergerissen werden.

Wie sich herausstellte, erfüllt das selektive Lasersintern alle Anforderungen, um ein Modell des Herzens 1:1 wiedergeben zu können. Solche 3D-gedruckten SLS-Modelle können sowohl für die Planung der Herzoperation als auch für interventionelle Eingriffe (gezielt in das Körpergewebe) verwendet werden, insbesondere bei komplexen und seltenen, angeborenen Herzerkrankungen, bei denen die Anatomie immer unterschiedlich ist und von Patient zu Patient variiert. Ärzte sind nicht die einzigen die davon profitieren. Auch für die Patienten und in diesem Fall für die Eltern ist es wichtig, die Situation zu verstehen um die Freigabe für den Eingriff zu erteilen.

“Als Abteilungsleiter muss ich mit Eltern und Schülern sprechen und Menschen, die keine Ärzte und keine Fachleute auf diesem Gebiet sind, manchmal sehr komplizierte angeborene Herzfehler erklären”, berichtet Joanna Kwiatkowska, MD-PhD (Doktor der Medizin und Philosophie) und Abteilungsleiterin für Kinderkardiologie und Spezialistin für angeborene Herzfehler am Universitätsklinikum in Danzig, Polen.

3D-Druck hilft bei der Planung von Operationen und macht sie daher sicherer, einfacher und kürzer. Operationen, bei denen sich Ärzte mit 3D-gedruckten Herzen vorbereiten, weisen eine höhere Erfolgsquote auf, was die Risiken für den Patienten minimiert. Das Modell zu sehen, machte es Kordians Mutter leichter zu verstehen, wie ernst sein Zustand war und wie die Prozedur ablaufen wird. Dank dieser Veranschaulichung war die Zustimmung zur Operation bewusster, als wenn sie nur den Defekt auf dem Bildschirm gesehen hätte.

“Als Kordian drei Wochen alt war, erfuhr ich von der Krankheit, die den Aortenbogen unterbrach”, sagt die Mutter. “Dieses Modell des Herzens hat uns sehr geholfen, weil ich diesen Herzfehler nicht verstanden habe, als ich ihn auf dem Bildschirm sah. Das Berühren dieses gedruckten Modells half mir dabei, die Schwere der Krankheit meines Kindes zu erkennen. Als ich dieses Modell vor mir hatte, hab ich sie verstanden. Der Arzt zeigte mir, wo die Anomalie liegt, präsentierte mir den Defekt und zeigte, wie er ihn beheben würde”, fügt sie hinzu.


Schwieriges, aber erfolgreiches Verfahren

Die Chirurgen beschlossen, Kordians Herz in 3D zu drucken, um eine Operation besser planen zu können. Da die Anomalie auf dem 3D-gedruckten SLS-Modell deutlich besser sichtbar war, war die minimale Größe des Herzens kein Problem. Es half, sich auf die komplizierte Operation vorzubereiten – so waren sie in der Lage, die entrückten Fragmente der Aorta zu verbinden.

“Dies war eine schwierige Operation, und ein solches Modell half dabei, das Herz genauer als auf dem Monitor zu sehen”, sagt Dr. Meyer-Szary.

Heute ist Kordian 18 Monate alt, sein fröhliches Gesicht und seine positive Einstellung gegenüber neuen Menschen lassen nicht darauf schliessen, dass dieser Junge noch vor einem Jahr nicht mehr am Leben gewesen wäre.

Gedruckt auf dem Sinterit Lisa Kompaktsystem

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