Customized Medical Devices
So revolutioniert der 3D-Druck die Medizin
Ein Herz aus dem 3D-Drucker - das klingt wie Science Fiction, ist aber längst Realität. Der Kardiologe Professor Dr. Christian Butter hat sich ein Modell vom Herzen einer Patientin anfertigen lassen. Er betrachtet das Organ, tastet es vorsichtig ab und bereitet sich so auf die anstehende Operation vor. "Das Herz ist vernarbt, der Eingriff kompliziert", erklärt der Chefarzt vom Herzzentrum Brandenburg. Das originalgetreue Modell aus weichem Kunststoff hilft dem Spezialisten. "Ich kann die Herzhöhlen begreifen und besser nachvollziehen, was mich während der Operation erwartet", sagt er.
Ein solches Organ kostet zwar einige tausend Euro, stellt aber in schwierigen Fällen eine große Hilfe dar. "Mediziner können an den 3D-Modellen sägen, schrauben und fräsen. Alles, was sie während der Operation auch machen", erklärt Stephan Zeidler, Produktmanager bei der Firma MMM GmbH (Medizinische Modellbau Manufaktur), die das künstliche Herz hergestellt hat.
Das spare Zeit bei der eigentlichen Operation und führe zu besseren Behandlungsergebnissen, argumentiert er. In China rekonstruierten Ärzte kürzlich das von Geburt an stark deformierte Gesicht und den Schädel eines kleinen Mädchens, und zwar mit Hilfe eines Modells aus dem 3D-Drucker. Bevor das Mädchen operiert wurde, konnten die Fachleute daran die komplizierte Prozedur proben.
- 3D-Printing in der Medizin
Der 3D-Druck hat "das Zeug dazu", die Medizin zu revolutionieren: "customized medical devices" sollen künftig eine individuelle Therapie von Patienten sicherstellen. Doch das ist nur ein Einsatzbereich von vielen - in unserer Bildergalerie zeigen wir Ihnen, wie 3D-Printer im medizinischen Bereich genutzt werden. - Zahnmedizin
Zahnärzte treiben die 3D-Druck-Technologie voran: Etwa die Hälfte aller Dentalkronen und Brücken hierzulande stammt laut Experten aus industriellen 3D-Druckern. Der Einzug digitaler Technologien in die Dentalwelt hat die Herstellung dramatisch verändert. Arbeiteten Zahntechniker früher überwiegend per Hand mit Lötkolben, Brenner und anderen Instrumenten, nutzen sie heutzutage immer öfter Computer. Bis zu 450 individuelle Dentalkronen und Brücken lassen sich so innerhalb von 24 Stunden herstellen. - Customized medical devices
Maßgeschneiderte Implantate für den Schädel liefern 3D-Drucker ebenfalls. Von der möglichst exakten Passform über die Verträglichkeit bis hin zur Integration biologischer Funktionen - gerade im Kopfbereich sind die Anforderungen extrem hoch. In den Niederlanden haben Ärzte einer Patientin sogar schon eine komplette per 3D-Druck gefertigte Schädeldecke eingesetzt. - Hirnchirurgie
Gehirnchirurgen benötigen während einer Operation Geräte und Instrumente, die mit einem Höchstmaß an Präzision gefertigt worden sind. Nicht selten geht es um Bereiche des Gehirns, die nur wenige Millimeter groß sind. Hinzu kommt, dass die Gehirnstruktur jedes Menschen einzigartig ist. Die 3D-Druck-Industrie liefert den Medizinern mittlerweile genau angepasste Hilfsmittel – wie die Plattform auf dem Bild - für schwierige und komplizierte Eingriffe. - Implantologie
Die Implantologie gehört mittlerweile zu den wichtigsten Medizinfeldern und entwickelt sich zur echten High-Tech-Medizin. Sehr häufig werden Hüft- und Kniegelenke ersetzt, da sie oft von Abnutzungserscheinungen betroffen sind. Auch die auf dem Bild zu sehende Hüftimplantat-Pfanne stammt aus einem industriellen 3D-Drucker. Das Hüftgelenk ist das größte Gelenk des Menschen, es ermöglicht die Bewegung zwischen Rumpf und Bein. Nach Schätzungen von Experten werden erst zwei Prozent der eingesetzten Hüftpfannen per 3D-Druck gefertigt. Dort gibt es also noch viel Potenzial. - Wirbelsäulenchirurgie
Auf den ersten Blick sehen sie etwas unscheinbar aus, aber aus Sicht von Chirurgen und Patienten sind es kleine Wunder: technische Ersatzbauteile aus Kunststoffen oder Metallen für die Wirbelsäule. Sie verstärken die Wirbelsäule. Solche Produkte dienen zum Beispiel auch als Ersatz für defekte Wirbel. - Herzchirurgie
Ein originalgetreuer Aortabogen – ein Beispiel für den rechnergestützten Organmodellbau. Dabei stellt man per 3D-Druck maßgenaue, dreidimensionale Modelle der menschlichen Anatomie her. Ärzte und Chirurgen können bei der Operationsvorbereitung an 3D-gedruckten Modellen üben und bekommen so ein besseres Verständnis für den geplanten Eingriff. - Herzchirurgie
Das Herz aus dem 3D-Drucker ist längst Realität. Mit solchen per 3D-Druck gefertigten Organmodellen lassen sich komplexe Anatomien gut darstellen. Die Produkte aus den industriellen 3D-Druckern dienen deshalb auch zu Lehrzwecken. Auf diese Weise können Forscher und junge Ärzten in der Ausbildung den genauen Verlauf der Blutgefäße und die Strukturen eines Organes besser verstehen. - Exoprothesen
Der unterschenkelamputierte Kletterenthusiast C. J. Howard aus Nordkalifornien trägt eine Fußprothese, die er zusammen mit seiner Kletterfreundin Mandy Ott, einer Luft- und Raumfahrtingenieurin, entwickelt hat. Es handelt es sich um eine lasergesinterte Kletterprothese aus Titan. Sie wiegt etwa 2,3 Kilogramm. Um das Gewicht möglichst gering zu halten, wurde sie hohl gefertigt. Zudem hat sie weder Nähte noch Befestigungsmittel. - Gefäßchirurgie
Das Metallgeflecht erinnert an ein Kunstwerk, rettet aber Leben. Es handelt sich um einen per 3D-Druck gefertigten Stent zur Gefäßunterstützung. So kann eine Arterienverkalkung dazu führen, dass Blutgefäße immer enger werden. In solchen Fällen setzen Ärzte bei den Patienten Stents ein. Und auch die stammen mittlerweile zum Teil aus der additiven Fertigung. - Laser-Sinter-Anlage
Eine Laser-Sinter-Anlage in Aktion: Ein Schieber verteilt im Inneren des 3D-Druckers eine dünne Schicht pulverisierten Materials - Kunststoff oder Metall - auf eine Bauplattform. Ein Laserstrahl schmilzt die Kontur nach programmierten Konstruktionsdaten auf. Die Arbeitsplatte senkt sich minimal, der Schieber verteilt eine neue Materialschicht. Der Laser schmilzt die definierten Stellen erneut, so dass sich die Schichten dort verbinden.
"Die Luftfahrt und die Medizin bringen den 3D-Druck voran"
Die Idee, dass eine Maschine per Knopfdruck maßgeschneiderte Produkte herstellt, begeistert Laien wie Fachleute gleichermaßen. Die additive Fertigung - auch industrieller 3D-Druck3D-Druck genannt - gilt als nächste große technische Revolution. Es existieren verschiedene Druckmethoden, das Prinzip ist jedoch immer gleich: Am Computer wird ein dreidimensionales Modell in dünne Schichten zerlegt. Alles zu 3D-Druck auf CIO.de
Spezielle Anlagen bauen diese jeweils wieder Schicht für Schicht aufeinander auf, so dass aus dem virtuellen ein reales Modell entsteht. Als Materialien dienen unter anderem verschiedene Kunststoffe, Keramik oder Metalle. Der Markt für 3D-Drucker werde 2018 ein Volumen von 16,2 Milliarden US-Dollar erreicht haben, prognostiziert das US-Marktforschungsunternehmen Canalys. "Vor allem die Luftfahrtbranche und die Medizin bringen die Technik voran", sagt Daniel Hund von der Firma Concept Laser, die entsprechende Anlagen herstellt.