3D-gedrucktes Modell zur Simulation einer Mastoidektomie

Eine der häufigsten Anwendungen der additiven Fertigung in der Medizin ist mit der chirurgischen Planung und Ausbildung von Chirurgen verbunden. In diesem Bereich sind immer mehr Fortschritte zu verzeichnen. So werden Modelle von Organen gefertigt, um die Organe besser zu verstehen und um chirurgische Verfahren daran zu üben, bevor diese am Patienten unternommen werden. Nun hat eine Gruppe von Wissenschaftlern in Südkorea auch ein 3D-Modell entwickelt, um eine Mastoidektomie zu simulieren.

Eine Mastoidektomie ist ein chirurgischer Eingriff, bei dem ein Teil des Knochens hinter dem Ohr, das Mastoid, entfernt wird. Das Mastoid ist ein Teil des Schädels mit einer bienenwabenartigen Struktur, d. h. mit vielen Hohlräumen. In schweren Fällen können sich Ohrinfektionen in diese Hohlräume einnisten und den Knochen infizieren. Obwohl die Infektion mit Antibiotika behandelt werden kann, ist eine Mastoidektomie notwendig, wenn Medikamente versagen.

Vorderansicht (A) und Rückansicht (B) des Simulations-Modells. (Bild: Scientific Reports)

Um Chirurgen die Praxis zu erleichtern, hat ein Team der Ulsan University School of Medicine in Seoul ein 3D-gedrucktes Lehrmodell entwickelt, das die Mastoidhöhlen simuliert. Der Prototyp wurde auf der Grundlage eines Computertomographie-Scans (CT) eines anonymen Patienten entworfen, wobei besonders auf die Nachbildung der Mastoidhöhlen Wert gelegt wurde. Nachdem das Modell mit dieser mechanischen Eigenschaft gedruckt worden war, konnten die Chirurgen das gleiche „Perforationsgefühl“ empfinden, das sie bei einer echten Mastoidektomie verspürt hätten.

3D-Druck bei der Herstellung des Mastoidektomie-Simulators

Zur Herstellung des Modells wurde die SLA-Drucktechnologie verwendet, wobei weißes Harz mit grauen Harzdetails zur Unterscheidung der verschiedenen Knochenteile eingesetzt wurde. Obwohl verschiedene Teile gedruckt und dann zusammengesetzt wurden, wurden weder die Größe noch die Eigenschaften des Endprodukts verändert. Mithilfe von Experten für additive Fertigung wurde darauf geachtet, dass der Zusammenbau und die Nachbearbeitung der Teile das 3D-Modell nicht beeinträchtigten. Andererseits zeigten die Ergebnisse, dass die Größe des Modells sehr nahe an der tatsächlichen Größe lag und dass die erfahrenen Chirurgen anhand bestimmter Kriterien zu 95 % zufrieden waren.

Jong Woo Chung und Namkug Kim, die Hauptautoren der Studie, erklärten: „Wir haben erfolgreich einen Mastoidektomie-Simulator entwickelt, der ein realistisches Gefühl der Knochenbohrung vermittelt, indem er verschiedene Füllungen für jeden anatomischen Teil modelliert. Durch die Verwendung verschiedener Farben für den Knochen und andere anatomische Teile glauben wir, dass der Lernprozess dadurch verbessert wird.“

Bild: Scientific Reports

Es hat sich gezeigt, dass solche Modelle die Fähigkeiten der Chirurgen sowohl bei einfachen als auch bei komplexen Eingriffen verbessern. Ausgehend von einem guten Design, das alle Eigenschaften der Organe und die einzigartigen Merkmale der Patienten berücksichtigt, ermöglicht der 3D-Druck realistische Modelle. Im Hinblick auf die Ausbildung von Ärzten mit solchen Instrumenten kommentierten die Autoren: „Die realistischen Ausbildungsbedingungen, die der Mastoidektomie-Simulator bietet, können die potenziellen Risiken für die Patienten verringern, indem sie die Fähigkeiten des Chirurgen verbessern.“ Mehr zu diesem Thema finden Sie HIER.

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*Titelbildnachweis: Pexels