Könnte der 3D-Druck zur Behandlung von Hirn-Aneurysmen eingesetzt werden?

Kaum ein medizinisches Problem ist so beängstigend wie eines, das das Gehirn betrifft. Dies gilt insbesondere für Hirnaneurysmen. Laut Definition der Mayo Clinic handelt es sich um eine Auswölbung oder Aufblähung eines Blutgefäßes im Gehirn. Aneurysmen im Hirn zeigen oft keine Symptome und werden erst entdeckt, wenn sie platzen, was in etwa 50 % der Fälle tödlich ist und bei den Überlebenden zu dauerhaften neurologischen Ausfällen führen kann. Außerdem kann die Behandlung schwierig und nicht immer wirksam sein. Forscher der Universität von Oklahoma hoffen jedoch, die medizinische Versorgung von Hirnaneurysmen durch die additive Fertigung verbessern zu können.

Das auf fünf Jahre angelegte Projekt wird von Chung-Hao Lee geleitet, einem Associate Professor am Gallogly College of Engineering. Er wird mit Yingtao Liu, Ph.D., William H. Barkow Presidential Associate Professor am Gallogly College of Engineering der OU, Bradley N. Bohnstedt, M.D., Neurochirurg an der Indiana University School of Medicine, und Hyowon Lee, Ph.D., biomedizinischer Ingenieur an der Purdue University, zusammenarbeiten. Ziel des Projekts ist eine bessere Behandlung von Subarachnoidalblutungen, also Blutungen zwischen dem Gehirn und der umgebenden Membran.

Chung-Hao Lee, Ph.D. (rechts), und Yingtao Liu, Ph.D., die an diesem Projekt arbeiten (Bild: University of Oklahoma)

Derzeit gibt es zwei Behandlungsmethoden für Aneurysmen im Hirn. Die eine ist die chirurgische Clip-Behandlung, die riskant ist, da sie eine Operation am offenen Schädel erfordert. Die andere ist die derzeitige „Goldstandard“-Behandlung und wird als endovaskuläre Spulenembolisation bezeichnet. Bei diesem minimalinvasiven Eingriff werden über einen Katheter weiche Spiralen eingebracht, die den Blutfluss in das betroffene Blutgefäß verhindern. Dadurch wird eine Ruptur vermieden.

Doch auch diese Behandlung hat ihre Grenzen. Lee erklärte: „Das Hauptproblem ist, dass selbst bei dieser Technik aufgrund der Komplexität der Form, Größe oder Geometrie des Aneurysmas ein erhöhtes Risiko eines erneuten Auftretens besteht. Es ist möglich, dass fünf oder sechs Jahre nach der ersten Embolisation bei 20-25 % der Patienten das gleiche Problem erneut auftritt. Das erhöht also die entsprechende Belastung für das Gesundheitswesen und kann auch zu einer schlechten Prognose und sogar zur Sterblichkeit der Patienten führen.“ Die Lösung für ihn sind maßgeschneiderte, im 3D-Druckverfahren hergestellte Vorrichtungen, die die Möglichkeit der Entwicklung desselben Problems im Laufe der Zeit einschränken.

Die derzeitige Standardbehandlung ist die endovaskuläre Spulenembolisation, die jedoch nicht ohne Einschränkungen ist. Das Bild oben zeigt ein Aneuyrsm (rechts) und das Aneurysma nach der Embolisation (Bild: Veterans Health Service Medical Center, Südkorea)

Verwendung von 3D-gedruckten Geräten zur Behandlung von Aneurysmen im Hirn

Da sich das Projekt noch in der Anfangsphase befindet, gibt es derzeit keine Informationen darüber, welche 3D-Druckverfahren verwendet werden oder wie die Geräte aussehen werden. Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass sie fortschrittliche biomedizinische 3D-Druckverfahren einsetzen werden, um einzigartige, maßgeschneiderte Geräte herzustellen, die auf die spezifische geometrische Form, Größe und Lage eines Aneurysmas zugeschnitten sind. Wie unsere Leser wahrscheinlich wissen, ist dies in der Tat einer der Hauptvorteile der additiven Fertigung in der Medizin: die Möglichkeit, jedes Gerät vollständig an die Bedürfnisse jedes Patienten anzupassen. Und wenn man bedenkt, dass die Tatsache, dass dies bei der derzeitigen Behandlung nicht möglich ist, zu Rückfällen führt, wird es sicherlich interessant sein zu sehen, wie der 3D-Druck insgesamt bei der Behandlung dieser Art von Hirnaneurysma helfen kann.

Lee fasst zusammen: „Der klinische und translationale Gesamtnutzen unseres Projekts besteht darin, die Ruptur eines Aneurysmas und die dadurch ausgelösten Schlaganfälle zu verhindern, die jedes Jahr etwa 15 % der neuen Schlaganfälle ausmachen, und die 20 % der fehlgeschlagenen Fälle der derzeitigen Standardbehandlung zu verringern. Dies ist ein äußerst vielversprechender Bereich, der das klinische Feld vorantreiben wird“. Auf jeden Fall wird es spannend sein zu sehen, wie sich dieses Projekt entwickelt, und wir werden Sie auf jeden Fall auf dem Laufenden halten! Weitere Informationen finden Sie in der Pressemitteilung HIER.

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*Titelbildnachweis: David C. Preston/Case Western Reserve University