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3D-gedruckte Organ-Simulatoren sollen chirurgisches Training repräsentativer für das wirkliche Leben werden lassen

Auf 21. August 2020 von Michelle J. veröffentlicht
Organ-Simulatoren

Ein Forscherteam der Universität von Westengland (UWE) Bristol will mit Hilfe des 3D-Drucks, Organ-Simulatoren schaffen, die mit echten menschlichen Körperteilen zu vergleichen sind.  So soll das chirurgische Training zukünftig verbessert werden. Das dreijährige Projekt wird von der Appearance Printing European Advanced Research School an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technik finanziert und am Center für Fine Print Research (CFPR) betreut. David Huson, Senior Research Fellow bei CFPR, beschreibt es als „ein interdisziplinäres Projekt“, da es Wissenschaftler, Künstler und Chirurgen vereint, um einen funktionierenden Prototyp zu entwickeln und zu testen. Ziel des Projekts ist es, Organ-Simulatoren zu schaffen, die miteinander verbunden sind und das Aussehen, die Elastizität und die Konsistenz menschlichen Gewebes imitieren. Chirurgen sollen anhand dieser dann in der Lage sein, realistische Simulationen durchzuführen, um komplexe Verfahren zu üben.

Welchen Vorteil bringen 3D-gedruckte Organ-Simulatoren gegenüber herkömmlicher Simulatoren?

Zum Einen lässt sich sagen, dass physikalische Organ-Simulatoren im Allgemeinen eine bessere Alternative als menschliche Kadaver oder Versuchstiere darstellen. Nicht nur, aus ethischen Gründen, sondern auch, weil diese oft teuer und schwer zugänglich sind. Zum anderen, sind sie eine bessere Alternative als herkömmliche Simulatoren, da diese oft nur das Verfahren reproduzieren, nicht aber die Eigenschaften und das Gefühl von menschlichem Gewebe wiedergeben. Das liegt vor allem daran, dass diese oft nur aus einem Material wie Silikon oder Hydrogel bestehen.

Der promovierte Forscher und CFPR-Mitarbeiter Marine Shao, der ebenfalls an dem Projekt arbeitet, sagt dazu: “Dieses Forschungsprojekt wird sich mit diesen Einschränkungen befassen und eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Organ-Simulatoren entwickeln, die kostengünstiger zu produzieren und realistischer als die vorhandenen Simulatoren sind.“ So sollen die 3D-gedruckten Organ-Simulatoren aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden und die Erstellung von komplexen Modellen ermöglichen. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass 3D-gedruckte Modelle den Vorteil haben, realistischer zu sein und darüber hinaus, kosteneffizienter, überall herstellbar und leichter zugänglich sind. 

Welche Organe wurden 3D-gedruckt?

Die Forscher replizierten miteinander verbundenes Gewebe und innere Strukturen mehrerer Organe, darunter Zwölffingerdarm, Gallenblase, Leber, Bauchspeicheldrüse und Gallengang. Das taten sie um einen Prototyp zu entwickeln, der eine laparoskopische Untersuchung der Gallengänge ermöglichen sollte, ein komplexer chirurgischer Eingriff zur Entfernung von Steinen, die sich im Gallengang befinden. Neben den Geometrien der gastrointestinalen Organe haben die Forscher auch die akustischen Eigenschaften des Weichgewebes nachgebildet. Frau Shao fügte hinzu: „Bei der laparoskopischen Gallengangsuntersuchung wird Ultraschall verwendet, um den Gallengang auf Steine und Anomalien zu untersuchen und eine anatomische Abgrenzung vorzunehmen. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass der von uns entwickelte Organ-Simulator die akustischen Eigenschaften des Weichgewebes imitiert und dem Chirurgen die Möglichkeit gibt, realistische Ultraschalluntersuchungen in einer kontrollierten Umgebung durchzuführen.“

Welchen Einfluss haben 3D-gedruckte Organ-Simulatoren zukünftig?

Dr. James Clark, Allgemeinchirurg am Royal Cornwall Hospital und Co-Supervisor des Projekts, sprach über die Bedeutung des Projekts und darüber, wie es Chirurgen bei der Ausbildung helfen wird, und sagte: ‚‚Chirurgie-Simulatoren sind ein wesentlicher Bestandteil der chirurgischen Ausbildung in der heutigen Zeit. Die komplexeren Verfahren werden jedoch selten gut durch qualitativ hochwertige, reproduzierbare Modelle dargestellt, die es dem Auszubildenden ermöglichen, ein wirklich realistisches Gefühl für die Operation zu bekommen. Dieses Projekt zielt darauf ab, diesen Anforderungen gerecht zu werden, indem es ein repräsentativeres Ausbildungsmodell zur Verfügung stellt, das sowohl aussieht als auch sich repräsentativer anfühlt als die wirkliche Anatomie.” Darüber hinaus gibt es mittlerweile Belege dafür, dass sich die Ausbildung an Organ-Simulatoren auf Bildungsebene als wirksam erwiesen hat, so dass der Einfluss von 3D-gedruckten Organ-Simulatoren zukünftig noch weiter steigen wird.

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Bildnachweis Titelbild: UWE

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