Künstliche Organe aus dem 3D-Drucker

Künstliche Organe aus dem 3D-Drucker

Technologie eröffnet vollkommen neue Dimensionen in der Medizin

Keyfacts über 3D-Druck

  • Knie-Prothesen aus dem 3D-Drucker gehören in Dortmund seit zwei Jahren zur Therapie
  • Dank 3D-Drucktechnik sind die Prothesen deutlich passgenauer
  • Knapp 300 Euro kostet in den USA eine Unterarmprothese - in Star-Wars-Optik
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06. April 2015

Die ersten 3D-Drucker stehen bereits im heimischen Wohnzimmer, drucken Löffel und andere kleine Gegenstände des täglichen Gebrauchs – schön anzusehen und ein spannender Zeitvertreib bei lahmen Familiengeburtstagen. Doch in der Medizin ist der 3D-Drucker einer der Shootingstars. Im Januar druckte ein Gerät das Herz einer 4-Jährigen aus und rettete ihr das Leben. KPMG-Gesundheitsexperte Volker Penter erklärt die neue Zeit in der Medizin.

Vier Jahre ist Adaenelie Gonzalez erst auf der Welt, doch sie musste bereits um ihr Leben kämpfen – und hat dank der 3D-Drucktechnik den Kampf gewonnen. Zum Hintergrund: Die kleine Adaenelie wurde mit einer Anomalie der Lungenvenen geboren. Eigentlich fließt durch diese Venen mit Sauerstoff angereichertes Blut zurück zum Herzen. Doch durch die Krankheit floss das Blut nicht den linken Vorhof, sondern in andere Teile des Herzens.

Das kleine Mädchen musste zuvor bereits mehrere Operationen über sich ergehen lassen. Vor dem vierten Eingriff hatte sich das Team um Herzchirurg Dr. Redmond Burke per CT-Aufnahmen das Herz der kleinen Adaenelie ausdrucken lassen. Die Planung der Operation war so viel einfacher, die Ärzte konnten sich plastisch ansehen, welches Areal des Herzens defekt ist. Die 4-Jährige ist nun wohlauf.

„Beim Material handelt es sich um eine digitale Plastik. Sie ist mit Gummi vergleichbar, jedoch nicht so klebrig, das Material bleibt flexibel. Wir haben den 3D-Druck angefertigt, damit die Chirurgen sich ein besseres Bild vom Herz machen können. Das ist das erste Mal, dass wir ein Organ eines Patienten ausgedruckt haben“, sagte Chelsea Balli vom Miami Children’s Hospital im US-Bundesstaat Florida.

20 Mrd.

US-Dollar werden vermutlich 2019 weltweit in der 3D-Druckindustrie umgesetzt.

Wie das Magazin „Stern“ berichtet, hält ein Stück 3D-Druck auch den kleinen Kaiba Gionfriddo am Leben. Die Luftröhre des Babys war defekt, kollabierte. Der Atem stoppte, ab und an setzte sogar das Herz aus. Am Computer wurden die genauen Atemwege des Jungen untersucht, aufgezeichnet und eine passgenaue Stütze per 3D-Druck angefertigt. Sie hält die Luftröhre stabil. Wie das Magazin weiter berichtet, arbeiteten Herz und Atemweg des Jungen nach dem Eingriff gleichmäßig. Nach drei Jahren wird sich der Kunststoff-Druck aufgelöst haben, wenn alles planmäßig verläuft – dann soll die Luftröhre stark genug sein, ohne Stütze auszukommen.

In den USA wird bereits viel mit 3D-Druckern in der Medizin probiert. Einem 7-Jährigen wurde eine Unterarmprothese in Star-Wars-Optik ausgedruckt – für umgerechnet weniger als 300 Euro. Das entspricht einem Bruchteil der eigentlichen Kosten. Möglich macht das die gemeinnützige Organisation e-NABLE, die den Menschen helfen will, die sich diese Anschaffungen sonst nicht leisten könnten.

Im Klinikum Dortmund gehören Knie-Prothesen, die per 3D-Drucker gefertigt werden, bereits seit zwei Jahren zum festen Bestandteil einer Therapie, z.B. von Arthrose. „Rund sechs bis acht Wochen vor einer OP kommen die Patienten ins Klinikum, um den aktuellen Zustand des Beingelenks im Computertomographen ermitteln zu lassen. Eine spezielle Software liest dann die Daten aus. Die schicken wir nach Boston in den USA und bekommen von einem 3D-Drucker, der dort steht, eine passgenaue Prothese zurück“, sagte Marc Raschke vom Klinikum Dortmund. Die neue Technik lohnt sich: „Bei der Knie-Prothese ´von der Stange` hatten wir früher einen nicht unerheblichen Teil von Patienten, die nach den Operationen über Beschwerden geklagt hatten. Das waren dann Beschwerden wie z.B. ein Fremdkörpergefühl hinter der Kniescheibe. Durch die neue Technik sind die Prothesen deutlich passgenauer. Es gibt aber natürlich noch keine Langzeit-Erfahrungen, da die Technik sehr neu ist“, so Raschke weiter.

So funktioniert der 3D-Drucker

Beim 3D-Drucker werden Kunststoffschichten nach und nach aufeinander aufgetragen, so werden die Gegenstände dreidimensional. Eine Funktionsweise ist beispielsweise, dass ein Kunststoffpulver mit Flüssigharz überzogen und dann millimetergenau von einem Laser bestrahlt wird. Dadurch härtet nur das aus, was später zum Druck gehören soll. Danach folgt die nächste Schicht – bis das gewünschte Teil komplett fertig ist.

Möglich ist aber auch, dass der Laser das Ausgangsprodukt punktgenau abschmilzt und so das gewünschte Teil entsteht. Der Vorteil: Es kommen keine Klebstoffe zum Einsatz. Experten nennen das Laser-Sintern. So lassen sich zum Beispiel Metalle und Keramikwerkstoffe aufbauen.

Zusammengefasst

» „Bei der Knie-Prothese ´von der Stange` hatten wir früher einen nicht unerheblichen Teil von Patienten, die nach den Operationen über Beschwerden geklagt hatten. Das waren dann Beschwerden wie z.B. ein Fremdkörpergefühl hinter der Kniescheibe. Durch die neue Technik sind die Prothesen deutlich passgenauer.“«

In der Medizin ist der 3D-Drucker einer der Shootingstars. Im Klinikum Dortmund gehören Knie-Prothesen, die per 3D-Drucker gefertigt werden, bereits seit zwei Jahren zum festen Bestandteil einer Therapie, z.B. von Arthrose. Rund sechs bis acht Wochen vor einer OP kommen die Patienten ins Klinikum, um den aktuellen Zustand des Beingelenks im Computertomographen ermitteln zu lassen. Eine spezielle Software liest dann die Daten aus. Gedruckt werden die Prothesen dann in den USA.

Prof. Dr. Volker Penter Head of Health Care
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Was kann die 3D-Drucktechnik in der Medizin leisten?

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