Gesundheitswesen revolutionieren: Wie 3D-Druck medizinische Anwendungen transformiert

Die Welt des 3D-Drucks ist im medizinischen Bereich allgegenwärtig, obwohl viele dies nicht wissen. Man könnte sagen, 2011 war das Durchbruchsjahr dank des Falls Kaiba Gionfriddo. Das Mädchen Kaiba wurde mit einer Krankheit geboren, die die Luftröhre so weit schwächte, dass sie kollabierte. Trotz Intubation hatte sie noch Atemstillstände, die auch das Herz beeinträchtigten. Doch dank der Intervention von Green und Hollister, zwei Biomechanik-Experten, die ein biokompatibles Gerät für Kaibas Luftröhre entwarfen, druckten und einsetzten – schnell und effizient. Kaiba überlebte und ihre Lebensqualität verbesserte sich.

Durch die Wirkung dieses Ereignisses begann die Medizin, verstärkt mit 3D-Druck zu arbeiten – heute Basis unzähliger Fortschritte im Medizinsektor.

Im Folgenden: Medizinische Bereiche, in denen 3D-Druck besonders präsent ist:

Präoperativ

Die Medizin hat sich rasant entwickelt bei Standardoperationen, aber bei Eingriffen mit patientenspezifischen Problemen, die delicate Chirurgie erfordern, bleiben Risiken.

Dieses Problem nimmt ab, da die meisten Kliniken über Scanner verfügen, die die Form jedes menschlichen Körperteils – extern und intern – auf den Computer übertragen und in Originalgröße auf einem 3D-Drucker in kürzester Zeit fertigen können. Ein reales Modell hilft dem Chirurgen, Probleme zu erkennen und den Eingriff zu planen – Erfolgsquote bei komplexen Operationen steigt stark.

Der Vorteil der Nachbildung menschlicher Teile endet nicht hier. Organmodelle mit Tumoren unterstützen Krankheitsforschung und Interventionsplanung – früher mit Tier- oder Leichenteilen gearbeitet, wobei erhebliche Abweichungen zu realen Parametern bestanden.

Bild 1: Herz per 3D-Druck. Quelle: Cardiac Models

Prothetik

In diesem Bereich hat FDM-3D-Druck mit antibakteriellen Spezialfilamenten die Herstellung kostengünstiger Prothesen revolutioniert. Viele Organisationen engagieren sich in Projekten für solche Prothesen und liefern sie in Länder mit vielen Amputierten durch Krankheiten und Kriege.

Bild 2: Kostengünstige Prothese. Quelle: Autodesk

Andererseits nutzen andere 3D-Drucktechnologien wie Metall-3D-Druck (DMLS) konventionelle Materialien wie Titan für Implantate. Diese Implantate weisen die nötige Porosität, Festigkeit, Komplexität und geometrische Präzision für chirurgische Implantation auf – z. B. orthopädische Hüften.

Dental

Der Dentalbereich verlangt Präzisionsprodukte mit hoher Oberflächenqualität. Große Harzdrucker-Hersteller entwickelten dafür spezifische Produkte. Früher: generische Elemente/Werkzeuge für alle Patienten – zeitaufwändig bei einfachen Eingriffen, teils patientenschädigend. Mit 3D-Druck und Druckern wie Form 2 sowie Dentalharzen hat sich der Sektor stark gewandelt. Heute können Ärzte patientenspezifische Führungen mit höchster Präzision erstellen. Diese und weitere druckbare Werkzeuge dienen zur Platzierung dentalrestaurativer Behandlungen (Schrauben, Implantate, Platten etc.) – fehlerfrei.

Bild 3: Dentalwerkzeug. Quelle: Formlabs

Gewebe und Organe

Hier schreitet die Entwicklung voran – erste auf Menschen anwendbare Erfolge. In führenden Entwicklungszentren und Kliniken gelingt der Druck beeindruckender Elemente: Ohren aus menschlichem Knorpel, biogedruckte Leberpartikel, die 40 Tage funktionieren. Der Bereich mit größtem Zukunftspotenzial – derzeit aber am weitesten entfernt.

Bild 4: Biogedruckte Leberpartikel. Quelle: Xconomy

Weitere Bereiche, wo 3D-Druck Schlüssel zur Evolution ist: Pharmazie – Lee Cronin, renommierter Chemiker an der Universität Glasgow, entwickelt einen 3D-Drucker, der chemische Verbindungen auf molekularer Ebene bindet, um patientenindividuelle Medikamente mit exakter Dosis herzustellen. Diese Medikamente erhöhen die Therapiewirksamkeit.

ABS Medical
Smartfil PLACTIVE Copper3D
Antibakteriell CPE HG100
FDA Taulman 680
FDA

Nach diesem Überblick der medizinischen Fortschritte durch 3D-Druck können wir feststellen: „Additive Fertigung war und wird weiterhin ein Katalysator für die Evolution der Medizin sein.“