Wie sich der 3D-Druck in der Welt der Medizin durchsetzt

Der 3D-Druck hat sich seit einigen Jahren langsam aber sicher in der medizinischen Welt etabliert. Wir sind zwar noch weit davon entfernt, in jedem Krankenhaus einen 3D-Drucker zu sehen, aber die jüngsten Erfolge und Innovationen deuten darauf hin, dass dieser Tag tatsächlich näher sein könnte, als wir es zuvor erwartet hätten. Schauen wir uns einige der aufregendsten Wege an, wie Ärzte und 3D-Druckspezialisten diese Technologie anwenden, um das Leben von Patienten zu verändern…

Prothetische Gliedmaßen

Prothesen waren schon immer extrem teuer, insbesondere die anspruchsvolleren Modelle. Der 3D-Druck ermöglicht es Ärzten, fortschrittliche Prothetik zu entwerfen und zu liefern, die auf den individuellen Patienten zugeschnitten ist. Dies hat zur Entwicklung von Designs geführt, deren Herstellung ansonsten nicht kosteneffektiv gewesen wäre, was die Lebensqualität von Amputierten dramatisch verbessert. Besonders bewährt haben sich hier Paragon Rapid Technologies, die gemeinsam mit Touch Bionics die weltweit erste multiartikulierte Handprothese aus hochwertigen Kunststoffen entwickelt haben.

Medizinische Modelle

3D-Druck wurde verwendet, um medizinische Scans erfolgreich in klare, lebensgroße Modelle umzuwandeln. Diese können zu Bildungszwecken eingesetzt werden – wie die farbenfrohen Modelle von 3Faktur – oder um Ärzte bei ihrer Arbeit zu unterstützen und ihnen bei der Planung komplexer medizinischer Verfahren zu helfen. Im Oktober 2016 ermöglichte dieser Ansatz Ärzten in New York die erfolgreiche Trennung von am Kopf geborenen Zwillingen, nachdem ein 3D-Scan der Köpfe der Jungen gedruckt und zur Vorbereitung der 27-stündigen Operation verwendet wurde. Diese Modelle werden auch in der medizinischen Forschung verwendet, um besser zu verstehen, wie sich Krebs und Tumore im Körper ausbreiten.

Pharmazeutika

Es wird daran geforscht, mit 3D-Druckern personalisierte Medikamente in Tablettenform herzustellen, damit Rezepte vor Ort ausgefüllt werden können. Wir hatten das Glück, mit Dr. Alvaro Goyanes, einem der Pioniere dieser Technologie, ein ausführliches Interview zu führen, in dem er seine Einblicke in deren Entwicklung und Anwendungsmöglichkeiten gab.

Medizinische Implantate

Medizinische Implantate sind naturgemäß sehr anspruchsvoll in der Herstellung, da jedes Element exakt auf die individuellen Bedürfnisse des Patienten abgestimmt sein muss. Ärzte nutzen jedoch bereits die Präzision und Flexibilität des 3D-Drucks, um Implantate für eine Reihe hochentwickelter Anwendungen zu entwickeln. Insbesondere die Forschung zum 3D-Druck von Knochen hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, und Johnson Matthey hat kürzlich seinen neuen Ansatz zum Drucken antibakterieller Implantate mit Edelmetallen vorgestellt.

In mehreren Fällen hat diese Arbeit Patientenleben gerettet. Im Jahr 2014 verwendeten beispielsweise Ärzte in Holland den 3D-Druck, um die Schädeldecke eines Patienten zu ersetzen. Die Patientin litt an einer seltenen Erkrankung, bei der übermäßiges Knochenwachstum dazu führte, dass ihr Schädel auf ihr Gehirn drückte, was ohne die Intervention der Ärzte tödlich gewesen wäre.

Abgüsse und Hosenträger

Für Patienten, die mit schlecht sitzenden Verbänden und Zahnspangen zu kämpfen haben, ermöglicht der 3D-Druck Krankenhäusern, maßgeschneiderte Teile herzustellen, die jegliche Beschwerden während der Heilung von Knochenbrüchen minimieren oder Patienten mit Gelenkschmerzen oder ähnlichen Erkrankungen optimale Unterstützung bieten. Solche Designs sind komfortabler, hygienischer und für Ärzte einfacher zu handhaben, wenn sie Behandlungen wie Ultraschall anwenden – eine deutliche Verbesserung gegenüber bekannten Ansätzen.

Menschliche Organe

Auch wenn es direkt aus dem Reich der Science-Fiction zu stammen scheint, wird es nicht lange dauern, bis wir ganze menschliche Organe mithilfe des 3D-Biodrucks drucken können. Zu den vielversprechenden Ergebnissen, die wir bisher gesehen haben, gehören:

• Cornell University druckt erfolgreich eine Herzklappe
• 3D-Druckformen für Kollagen-Ohrimplantate, mit denen Knorpel um sie herum wachsen kann
• Künstliche Blutgefäße, die die Tür zum Drucken ganzer transplantierbarer Organe öffnen

Bohr- und Schneidführungen

Das Drucken individueller Bohr- und Schnittführungen für Chirurgen vor einer Operation kann Krankenhäusern viel Zeit und Geld sparen. Diese Führungen können nicht nur perfekt an den Patienten angepasst werden, sondern auch an die persönlichen Vorlieben des Chirurgen angepasst werden, um mit größtmöglicher Präzision zu arbeiten. Während Chirurgen den OP normalerweise mit einer großen Anzahl von Werkzeugen betreten, um sich etwas Flexibilität zu verschaffen, erhöht das Drucken der genauen Werkzeuge, die sie benötigen, ihre Gesamteffizienz und stellt sicher, dass Operationen in kürzester Zeit abgeschlossen werden können.

Besonders bewährt haben sich solche Werkzeuge bei der Behandlung von Knochendeformitäten und bei Knieoperationen. Ähnliche Ansätze werden auch in der Zahnmedizin verwendet, um Zahnärzten einen einfachen Zugang zu patientenspezifischen Werkzeugen zu ermöglichen.

Die Zukunft

Es braucht zwar Zeit, bis sich eine neue Technologie im medizinischen Sektor vollständig etabliert hat, aber es besteht kein Zweifel, dass der 3D-Druck hier bleiben wird. Da wir immer mehr erfolgreiche Anwendungen der Technologie sehen, um das Leben von Patienten zu verbessern und die Fähigkeiten von Ärzten zu verbessern, sind wir sicher, dass sich als Reaktion darauf neue Materialien, Technologien, Prozesse und Standards entwickeln werden. Der 3D-Druck wird dann in der Lage sein, die strengen Vorschriften und Anforderungen des Medizinsektors an Werkzeuge und Technologie zu erfüllen, sodass diese Innovationen in Krankenhäusern auf der ganzen Welt eingesetzt werden können.