Gefäßprothese mittels 3D-Druck

Herzchirurg Dr. Nikolaus Thierfelder mit 3D-Modell zur Erstellung einer patientenspezifischen Prothese
Herzchirurg Dr. Nikolaus Thierfelder mit 3D-Modell zur Erstellung einer patientenspezifischen Prothese (Foto: Klinikum der Universität München)

Mediziner des Klinikums der Universität München entwickeln und testen ein Verfahren, das mittels 3D-Druck für passgenauere Prothesen bei Patienten mit Aortenaneurysma sorgen soll.

Ein Forscherteam um den Herzchirurgen Dr. med. Nikolaus Thierfelder vom Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München wird im Rahmen des mit rund 60.000 Euro geförderten Dr. Rusche-Forschungsprojektes ein Verfahren entwickeln und testen, um künstliche Gefäßprothesen bei Aortenaneurysma patientenindividuell herzustellen.

Im Zuge des Alterns oder aufgrund von Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Arteriosklerose, Bluthochdruck), der genetischen Veranlagung oder durch Rauchen können sich Abschnitte an Arterien krankhaft weiten. Bei einer krankhaften Erweiterung der Hauptschlagader (Aorta) oberhalb des Zwerchfells (Brustaorta) auf einen Durchmesser von mehr als 50 Prozent des Normwerts spricht man von einem Aortenaneurysma, das spindel- oder sackförmig aussehen kann und gefährlich ist. Unbehandelt können sich aus Aneurysmen an der Aorta die höchst gefürchteten Dissektionen entwickeln – ein Notfall, der häufig tödlich endet.

Komplikationen aufgrund wenig individueller Prothesen

Dr. Nikolaus Thierfelder erläutert: „Unser Ziel ist es, durch die verbesserte Passgenauigkeit der Prothese die Komplikationsrate signifikant zu senken und gleichzeitig die Sicherheit für die Patienten zu erhöhen.“ Bis dato werden die Prothesen in bestimmten vorgefertigten Größen zur Verfügung gestellt, die der behandelnde Arzt nach Auswertung von Aufnahmen des erkrankten Gefäßes (z. B. Computertomographie) auswählt. „Dabei kann es vorkommen, dass die gewählte Prothese nicht ideal zur Anatomie des Patienten passt. Studien konnten zeigen, dass viele Komplikationen nach der Prothesenimplantation aus diesem Grund entstehen“, so Thierfelder. Komplikationen seien etwa das Verrutschen der Prothese oder eine mangelnde Abdichtung an den Prothesenenden, die oft einen zusätzlichen medizinischen Eingriff erforderten. Als Grundlage zur patienten-individuellen Prothesenproduktion dienen CT- oder MRT-Aufnahmen, die im Zuge der Diagnostik vor dem Eingriff ohnehin gewonnen werden müssen.

„Weil das erkrankte Gefäß ab einem bestimmten Durchmesser oder beim Auftreten von Beschwerden mit einer Prothese versorgt werden muss, sind auf diesem Gebiet Neuentwicklungen, die der Sicherheit und der Verbesserung der Lebensqualität der Betroffenen dienen, besonders wichtig“, betont Prof. Dr. med. Hellmut Oelert, Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats der Deutschen Stiftung für Herzforschung (DSHF). Während der Eingriff früher nur mit Hilfe einer offenen Operation möglich war, lässt sich heute die Prothese in immer mehr Fällen katheterbasiert (minimalinvasiv) einsetzen.

3D-Druck-Modell des erkrankten Gefäßes

In einem mehrstufigen Prozess, können aus den Aufnahmen mit Hilfe einer spezialisierten Software anatomische Strukturen (z.B. das erkrankte Gefäß) definiert und freigestellt werden. Die erkrankten Stellen des Gefäßes werden ausgewählt, modifiziert und anschließend mit Hilfe eines 3D-Druckers als plastisches Modell hergestellt. Auf dieses Modell wird dann mit einem elektronischen Spinnverfahren („Elektrospinning“) eine dünne, faserige Polymerschicht aufgetragen. Die neu entwickelte patientenspezifische Prothese wird nicht nur aus einem Kunststoffschlauch wie bisherige Modelle, sondern auch aus einen form- und stabilitätsgebenden Drahtskelett bestehen. Dieses wird in einem separaten Prozess ebenfalls individuell geformt, um dann in den elektrogesponnenen Schlauch eingearbeitet zu werden. „Mit dem neuen Verfahren wollen wir die Prothesenherstellung im Vergleich zur bisherigen, manuellen Produktionsmethode nicht nur individueller, sondern auch ökonomischer, schneller und insbesondere sicherer machen“, erläutert Dr. Thierfelder.

1 Verweis

  1. Gefäßprothese mittels 3D-Druck - GesundheitsPortal.Bayern

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