Die privaten 3D-Drucker: ein weiteres klinisches Werkzeug im Krankenhaus.

Ein FabLab im Krankenhaus.

Ein Team von orthopädischen Chirurgen des Krankenhauses Gregorio Marañon in Madrid setzt den 3D-Druck bei der Planung und zur Erleichterung chirurgischer Eingriffe ein.

Der Fortschritt der Chirurgie geht eng einher mit der Entwicklung der Technologie medizinischer Bildgebung. Seit Jahren verwenden Chirurgen bildgebende Verfahren in 3D, um ihre Operationen zu planen. Hierfür verwenden sie Programme, die radiologische Studien in dreidimensionale Abbildungen des menschlichen Körpers verwandeln, durch die sie vor dem chirurgischen Eingriff virtuell am Rechner navigieren können.

2D-Bilder in 3D-Rekonstruktionen umwandeln zu können, stellte für viele Spezialisten einen großen Fortschritt dar, da sie die beschädigten Organe, Knochen und Gewebe aus allen möglichen Blickwinkeln ansehen können, bevor ihnen diese auf dem Operationstisch begegnen. "Seit etwa 10 Jahren setzen wir freie Software ein, um diese virtuellen Modelle auf der Basis der radiologischen Studien zu erstellen. Wir verwenden sie, um die Fälle durchgehen und die Eingriffe besser vorbereiten zu können", erklärt Rubén Pérez Mañanes, Traumatologie Assistenzarzt und Spezialist für rekonstruktive Chirurgie. Er ist verantwortlich dafür, dass der private 3D-Druck im Universitätskrankenhaus Gregorio Marañon (Madrid) eingeführt wurde.

Die Abteilung für orthopädische Chirurgie und Traumatologie dieses madrilenischen Krankenhauses, unter Vorsitz von Professor Javier Vaquero, hat das ideale Werkzeug gefunden, um einen Schritt weiter zu gehen und diese dreidimensionalen Modelle auf die Ebene des Greifbaren zu heben: die Desktop-3D-Drucker. Sie sind zu Pionieren geworden, indem sie diese Technologie für den häuslichen Bereich im Krankenhaus eingesetzt haben.

"Durch die Möglichkeit, die in PLA gedruckten Modelle der zu operierenden Brüche oder Tumore, in den Händen halten zu können, können wir den Eingriff genauer vorbereiten".
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"Wir können sogar einige Prozesse, die wir zuvor während der Operation durchführen mussten, bereits vorwegnehmen. So reduziert sich die Zeit im Operationssaal und dadurch auch das Risiko für den Patienten",  erklärt Doktor Pérez Mañanes.

Ein weiteres Werkzeug.

Der Drucker Witbox 2 ist für diese Experten zu einem weiteren Werkzeug geworden, das den Arbeitsalltag wie medizinische Scanner und Computer vereinfacht. "Es ist das Element, das in diesem Prozess noch gefehlt hat", ergänzt der Traumatologe. Ein Prozess, der mit der Durchführung eines Scans oder einer Tomographie zur Befunderstellung beginnt, der dann mit dem Erstellen und der Untersuchung des virtuellen 3D-Modells weitergeht, damit die Operation besser vorbereitet werden kann und der mit dem Eingriff des Chirurgen endet.

"Jetzt gibt es einen Zwischenschritt, der uns weitere Informationen für die Vorbereitung der Operation liefert und auch dazu dient, den Patienten den Prozess erklären zu können", erläutert José Antonio Calvo Haro, Facharzt für orthopädische onkologische Chirurgie des gleichen Krankenhauses, der gemeinsam mit Pérez Mañanes an der Einbeziehung dieser Technologie im Zentrum arbeitet. "Wir haben im Krankenhaus eine fachabteilungsübergreifende Arbeitsgruppe gebildet, um den Einsatz dieser Technologie in unserem Umfeld zu verstärken", fügt Pérez Mañanes hinzu.

Chirurgieschablone.

Ein praktisches Beispiel für die Bedeutung der Drucker in der Vorbereitungsphase ist das Erstellen der "Chirurgieschablonen" für die Verwendung im OP. "Seit Jahren schon verwenden wir diese Schablonen (die zuvor sterilisiert werden), um sie über die Knochen zu legen. Sie zeigen uns die Punkte an, an denen wir Schrauben einfügen, Schnitte durchführen oder Implantate anpassen müssen", erklärt Pérez Mañanes im Detail. Diese Utensilien werden industriell von externen Zulieferern hergestellt.

"Mit dem 3D-Druck können wir jetzt unsere eigenen Einwegschablonen herstellen", ergänzt er.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit für die in 3D gedruckten Teile bietet sich bei der Vorbereitung der Implantate für die Operation. Die Standardplatten und Prothesen müssen auf die richtige Form auf dem Knochen des Patienten angepasst werden. Ohne die Drucker mussten die Implantate während der Operation angepasst werden. Jetzt kann diese Anpassung mittels einer Nachbildung des verletzten Knochens in 3D bereits stattfinden, bevor der Operationssaal betreten wird. „Oder auch während der Operation, aber ohne die Notwendigkeit, dies auf dem Patienten selber tun zu müssen. Das aus PLA gedruckte Modell kann hier als Form verwendet werden, auf der das Implantat angepasst wird. So wird die Operation leichter und die damit verbundenen Risiken verringert. Außerdem stellen wir eine bedeutsame Verbesserung der Präzision mit dieser Methode fest“, ergänzt der Traumatologe.

Die hergestellten Modelle werden niemals implantiert. "Man darf diese Modelle nicht mit Prothesen verwechseln, denn diese Teile verbleiben nicht im Patienten, da es sich nur um ergänzende Hilfsmittel handelt, die im Krankenhaus sterilisiert werden, damit sie im Chirurgieumfeld eingesetzt werden können. Anschließend werden sie entsorgt", erklärt er.

Diese Modelle bilden eine Ergänzung der täglichen Abläufe. "Die 3D-Drucker für den häuslichen Bereich sind einfach und bequem zu bedienen, die Abläufe leicht zu erlernen und uns fallen schnell neue Nutzungsmöglichkeiten ein, die wir ihnen geben können", fügt Calvo hinzu. Dabei wird auch der für einen Chirurgen so vitale "Tastsinn" geschärft.

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Ein Kommunikationsmittel.

Die Modelle sind aber nicht nur nützliche Hilfsmittel für den Chirurgen, sondern verbessern auch den gesamten Prozess der ärztlichen Begleitung.

"Wir nehmen die Modelle zur Hilfe, um den Patienten die Diagnose, Alternativen und die Art der Intervention zu erklären".

Es ist eine sehr anschauliche, didaktische und effektive Methode, damit die Patienten die Schwere ihres Falls leichter verstehen und sich besser vorstellen können, worin die Operation bestehen wird. "Es wirkt beruhigend auf die Patienten, wenn sie den Prozess verstehen können und viele von ihnen nehmen das Modell sogar als Erinnerung mit nach Hause", erklärt er.

Dabei geht es nicht nur um die Kommunikation zwischen Arzt und Patient. Die Modelle sind auch für Lehrzwecke im medizinischen Bereich sehr praktisch. Sie werden verwendet, um den Studenten und Ärzten die verschiedenen chirurgischen Techniken zu erklären. Darüber hinaus werden sie auch im Bioengineering und ähnlichen Gebieten, die Gesundheit und Technologie kombinieren, verwendet.

Maker-Philosophie, um Leben zu retten.

Damit ist es für Pérez Mañanes, Calvo und die anderen Spezialisten, die dieses kleine "FabLab im Krankenhaus" bilden, aber noch nicht genug. Sie arbeiten Seite an Seite mit Kliniken und Forschern des Zentrums und haben mit einem "Reverse Engineering" begonnen. Sie scannen ihre eigenen Utensilien im Krankenhaus, um das Design zu untersuchen und neue Möglichkeiten dafür herauszuarbeiten.

"Wir drucken Prototypen jeglicher Art, die uns bei unseren täglichen Abläufen helfen können. Von Schienen, die einen Finger ruhigstellen über Kisten und Stützen für medizinische Ausrüstung bis hin zu Befestigungen, um Kameras im Operationssaal anzubringen“, erklärt Rubén.

Die Steuerung des Herstellungsprozesses ermöglicht es, Arbeitsmittel zu erstellen, die sich direkt an die Bedürfnisse anpassen. “Da wir die Hilfsmittel selber herstellen und nicht von Dritten abhängig sind, haben wir mehr Kontrolle über den ärztlichen Begleitprozess insgesamt, von der Diagnostik bis hin zum Eingriff. Damit verbunden ist außerdem eine hohe Kostenersparnis", ergänzt Pérez Mañanes.

Ein weiteres Projekt, bei dem die "Maker-Philosophie" der Gesundheit hilfreich zur Seite steht, ist der Einsatz der 3D-Drucker in ressourcenarmen Regionen oder in Gebieten, die von einer Katastrophe oder einem Krieg betroffen sind. „In Gegenden, in denen das benötigte chirurgische Material nicht in ausreichendem Maße vorhanden ist, oder in denen es ganz konkrete Bedürfnisse gibt, kann ein 3D-Drucker Kosten sparen und viele medizinische Probleme lösen“, erklärt der Traumatologe.

Das Lösen von Problemen und das Einsparen von Kosten sehen die Chirurgen als die primären Vorteile, die dieses Hilfsmittel im OP-Bereich bietet. Sie animieren andere, die Technologie auszuprobieren, um "neue Verwendungszwecke zu entdecken", laut Pérez Mañanes.

"Umso mehr wir sie einsetzen, desto mehr Ideen kommen auf, wie sie unsere täglichen Aktivitäten vereinfachen und den Erfolg unserer Eingriffe verbessern können".