3D-gedruckte Implantate für die Tumorbehandlung bei Kindern
Osteosarkome sind bösartige Knochentumoren, die in über 50 % der Fälle bei Kindern und Jugendlichen auftreten und mit einer Inzidenz von zwei bis drei Neuerkrankungen je eine Million Einwohner pro Jahr ist es der häufigste primäre maligne Knochentumor. Die Behandlung von Osteosarkomen umfasst die chirurgische Entfernung des Tumors, gefolgt von einer Rekonstruktion des Defekts, meist durch die Implantation einer Tumorendoprothese, wobei die Wahl des Implantats von der Tumorlokalisation und Patientenfaktoren abhängt. Ein großes Problem hierbei ist aber, dass herkömmliche Implantate das Wachstum der Knochen beeinträchtigen können. Wird eine Gliedmaße beispielsweise durch ein starres Implantat gesichert, kann eine asymmetrische Entwicklung auftreten, was bedeutet, dass ein Arm oder Bein kürzer bleibt als das andere. Die additive Fertigung bietet nun eine innovative Bewältigung dieser Schwierigkeit.
Hierbei handelt es sich um 3D-gedruckte Implantate in Form von Gerüststrukturen, welche von der Professorin Anamika Prasad von der Florida International University entwickelt wurden. Hergestellt werden diese aus FDA-zugelassenen Materialien. Aber wie genau funktionieren die 3D-gedruckten Implantate und wie werden sie eingesetzt? Man kann sich die 3D-gedruckten Implantate als temporäre Stützen vorstellen, ähnlich wie Gerüste auf dem Bau. Sie bieten den Knochenzellen Halt und Klettermöglichkeiten, an denen sich dann neue Zellen ansiedeln können, wodurch das natürliche Knochenwachstum gefördert, anstatt gehemmt wird. Bei der Entwicklung setzte Prasad ihr umfangreiches Wissen aus der Materialwissenschaft und dem Bauingenieurwesen ein und erhielt zudem Unterstützung von Dr. Juan Pretell, dem Leiter der muskuloskelettalen Onkologiechirurgie bei Baptist Health. Außerdem wurde das Projekt durch den Casey DeSantis Florida Center for Cancer Innovation Fund finanziert, der vom Gesundheitsministerium von Florida bereitgestellt wird, was die Produktion der patientenspezifischen Implantate erheblich erleichterte.
Bei Osteosarkomen sind häufig die langen Knochen wie der Oberschenkelknochen, das Schienbein und der Oberarmknochen betroffen.
Wie wurden die Implantate genau hergestellt? Im ersten Schritt wurden mithilfe von Bildgebungsdaten computergestützte Designs erstellt, die individuell auf die anatomischen Gegebenheiten der Patienten zugeschnitten sind. Mit der Kombination aus diesen Designs und dem 3D-Druck konnten die maßgeschneiderten Implantate hergestellt und hoffentlich zukünftig in der Behandlung eingesetzt werden. Derzeit arbeiten die Forscher daran, die Methode kostengünstiger zu gestalten, um sie für eine größere Anzahl von Patienten zugänglich zu machen. Prasad betont: „Mein Traum ist es, die Behandlung von Osteosarkomen bei Kindern zu revolutionieren und mehr Ingenieure mit Ärzten in einem Krankenhaus zusammenzubringen, um gemeinsam effiziente und kostengünstige Lösungen für Patienten zu entwickeln.“ Mehr über das Projekt erfahren Sie HIER.
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*Titelbildnachweis: Florida International University
