Knochen aus dem 3D-Drucker

Prof. Dr. Georg Gosheger (r.) und Dr. Vincent Hofbauer am 3D-Drucker. (Foto: Universitätsklinikum Münster (UKM))

3D-Drucker kommen immer häufiger auch in der Medizin zum Einsatz. Auch das UKM (Universitätsklinikum Münster) setzt auf das Verfahren. Dort helfen 3D-Drucker den Ärzten beispielsweise dabei, sich optimal auf Operationen vorzubereiten.

Leuchtendes Rot, kräftiges Blau, strahlendes Grün: Die modellierten Knochen und Gelenke, die in der Klinik für Allgemeine Orthopädie und Tumororthopädie des UKM zu sehen sind, sind längst nicht mehr in klassischem Kalkweiß. Denn die bunten Kunststoffwerke stammen aus einem 3D-Drucker. „Wir können uns mit den 3D-gedruckten Modellen optimal auf eine Operation vorbereiten, können Winkel anzeichnen, Positionen und Drehungen testen, das Sägen und Bohren üben und den exakten Schnitt festlegen, wo wir einen Tumor entfernen“, sagt Klinikdirektor Univ.-Prof. Dr. Georg Gosheger. Diese intensive Vorbereitung verbessert nicht nur das Ergebnis, sondern verringert die OP-Zeit auch um zehn bis 15 Prozent. „Bei einer fünfstündigen OP bedeutet das schnell mal eine Dreiviertelstunde bis Stunde weniger, die ein Patient in Narkose ist“, so Gosheger.

Millimetergenaue Vorbereitung am Modell

Als Grundlage für den 3D-Druck dienen CT-Aufnahmen. Sie werden über eine Software aufbereitet. Auf diese Weise können die Ärzte am Profil des Patienten eine individuelle und millimetergenaue Replik zu erstellen, auch mit einem eingewachsenen Tumor oder einer komplizierten Fehlstellung. „Dank der maßstabsgetreuen Geometrie kann man sich zum Beispiel sehr gut auf Wirbelsäulenoperationen vorbereiten, aufgrund der dort verlaufenden Nervenstränge bekanntlich eine sehr sensible Region“, sagt Gosheger. Auch wenn am Becken ein Tumor entfernt werden muss, spielt jeder Millimeter eine Rolle, damit es ein exaktes Zusammenspiel mit dem Hüftgelenk gibt.

Der 3D-Drucker ermöglicht außerdem die Erstellung von passgenauen Implantaten. „Wir produzieren einen Prototyp, testen diesen, prüfen die Lastenübertragung und nehmen bei Bedarf noch einmal Veränderungen vor“, erläutert Gosheger. Erst dann fertigt ein Hersteller das Implantat auf Basis des 3D-Drucks.

Mittlerweile gibt es zwei Geräte in der Orthopädie am UKM, ein drittes ist beantragt. Auch in der Zahnmedizin und Herzchirurgie kommt der 3D-Druck zum Einsatz. Die Entwicklung ist rasant. Von Generation zu Generation werden die Drucker schneller und auch ihre Funktionalität wird immer komplexer. „Irgendwann wird es so sein, dass in jedem OP ein Drucker steht und man während eines Eingriffs in minutenschnelle passgenaue Teile erstellen kann“, ist sich der Mediziner sicher.

3D-Druck in der Lehre

Auch in der Lehre wird das 3D-Druckverfahren eingesetzt. Medizinstudenten lernen nicht mehr an allgemeinen Modellen von der Stange, sondern trainieren Operationen an individuellen Drucken. Diese Modelle können exakt so ausgeführt werden, wie es später am Patienten der Fall ist. „All das können wir prüfen, bevor es in den OP geht“, sagt Dr. Vincent Hofbauer, Oberarzt für experimentelle Orthopädie. „Dafür ist es enorm wichtig, dass man die Dinge dreidimensional in der Hand hat.“ Zwar gebe es auch 3D-Brillen, mit denen man virtuell alles darstellen könne. „Aber wir als Chirurgen arbeiten mit unseren Händen und wollen auch in der Hand haben, woran wir arbeiten“, so der Oberarzt.