Polyjet-Verfahren 3D-gedruckte Modelle für die Operationsvorbereitung

Redakteur: Marie Lücke

Endoprothetische Eingriffe, also das Einsetzen von künstlichen Gelenken, gehören in Deutschland zu den häufigsten Operationen. Medicad bietet eine Software für die digitale OP-Vorbereitung an und vertraut bei der additiven Fertigung von realistischen Knochen- und Gelenkmodellen auf die BAM GmbH.

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Mit der mediCAD-Software können Operateure auf Basis von CT-Aufnahmen von Knochen oder Gelenken eine druckbare STL-Datei erzeugen, aus der anschliessend mit dem sogenannten Polyjet-Verfahren ein 1:1-Modell gedruckt wird. Die Details des gedruckten Knochens sind auf 0,1 mm genau.
Mit der mediCAD-Software können Operateure auf Basis von CT-Aufnahmen von Knochen oder Gelenken eine druckbare STL-Datei erzeugen, aus der anschliessend mit dem sogenannten Polyjet-Verfahren ein 1:1-Modell gedruckt wird. Die Details des gedruckten Knochens sind auf 0,1 mm genau.
(Bild: BAM GmbH)

Um orthopädische Operationen – zum Beispiel an Hüfte, Knie oder Schulter – noch besser planen und vorbereiten zu können, kommt zu digitalen, bildgebenden Verfahren jetzt auch der 3D-Druck zum Einsatz. Diese Erweiterung seines Leistungsportfolios realisiert die niederbayerische Medicad Hectec GmbH mit der BAM GmbH, wie der oberpfälzische Lohnfertiger nun mitteilte.

Das Gelingen einer komplexen Operation und damit die Gesundheit der Patienten hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem auch von einer soliden und qualitativ hochwertigen OP-Vorbereitung. Im Jahr 1999 stellte der Softwareentwickler Medicad als weltweit erstes Unternehmen orthopädischen Chirurgen eine Software zur Verfügung, mit der Operateure mit wenigen Eingaben eine vollständige präoperative Planung eines Gelenkersatzes professionell erstellen konnten. Mithilfe automatischer Berechnungen und spezieller Algorithmen konnte damit der Zeitaufwand für die OP-Planung um bis zu 85 Prozent reduziert, gleichzeitig die Qualität der Planung gesteigert werden.

Neben diesen diversen bildgebenden Verfahren kommt auch dem 3D-Druck eine immer größer werdende Bedeutung bei der OP-Vorbereitung zu.

Knochen aus dem Drucker – Wie funktioniert das?

Egal ob Hüftgelenk, Kniescheibe oder wie hier ein Teil einer Wirbelsäule: Mit einem 3D gedruckten Original-Modell des entsprechenden Bereichs können sich Operateure optimal auf komplexe Eingriffe vorbereiten.
Egal ob Hüftgelenk, Kniescheibe oder wie hier ein Teil einer Wirbelsäule: Mit einem 3D gedruckten Original-Modell des entsprechenden Bereichs können sich Operateure optimal auf komplexe Eingriffe vorbereiten.
(Bild: BAM GmbH)

Aus einer CT-Aufnahme der entsprechenden anatomischen Region – zum Beispiel dem Kniegelenk – kann die Medicad-Software laut Entwickler eine druckbare STL-Datei erzeugen. Über ein Onlineportal sollen die Ärzte diese Datei hochladen, konfigurieren und den Druck in Auftrag geben können. Innerhalb von zwei bis vier Werktagen erhält der Operateur sein gedrucktes Modell, völlig originalgetreu in Bezug auf Größe, Form und Haptik. Vorteil: Er kann damit seinen Eingriff am 1:1 Modell präzise planen und vorbereiten.

Aufs Zehntel genau

Der Dienstleister aus der Oberpfalz setzt zu diesem speziellen Zweck das sogenannte Polyjet-Verfahren ein. Die Besonderheit dabei sei, dass eine bestimmte Shore-Härte definiert werden könne, also die Elastizität des gedruckten Materials. Dies ermögliche, dass die Beschaffenheit der Knochen original nachempfunden werden könne, so heißt es.

Mit einer Toleranz von +/- 0,1 mm soll es gelingen, auch noch so kleine Details am Knochen oder dem Gelenk realistisch abbilden und extrem feine Oberflächen generieren zu können. Nach dem Druckvorgang wird der Knochen in einem Wasser-Laugebad gereinigt, um die für den Druck nötigen Stützstrukturen rückstandslos zu entfernen.

Für den optimalen Workflow und um die gewünschten Ergebnisse erzielen zu können, haben die BAM-Spezialisten nach eigenen Angaben vorab intensive Tests gemeinsam mit Medicad durchgeführt. Dabei habe sich eine Kombination der Druck-Materialien Vero-Pure-White und Agilus 30 als ideal herausgestellt, um sowohl die Farbe als auch die ideale Shore-Härte generieren zu können.

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