Operation am Schädel eines Neugeborenes dank 3D-Druck möglich
Komplexe Operationen, vor allem solche, die das Gehirn oder den Schädel betreffen, sind in den besten Zeiten schwierig. Und sie werden exponentiell schwieriger, wenn es um Babys und Kinder geht, insbesondere um Neugeborene. In einem aktuellen Fall konnte der 3D-Druck zur Rettung eines Neugeborenen beitragen, das sich unmittelbar nach der Geburt einer Operation unterziehen musste, um einen Defekt des Hinterhauptbeins im Schädel zu beheben, der nicht richtig ausgebildet war. Sygnis SA, ein polnisches Deep-Tech-Unternehmen, das vor kurzem Zmorph übernommen hat, setzte die additive Fertigung ein, um ein 3D-Druckmodell zu erstellen, das für den Erfolg der neurologischen Operation an dem Neugeborenen entscheidend war.
Auch wenn der 3D-Druck im medizinischen Bereich vielleicht weniger diskutiert wird als Anwendungen wie Prothesen und Orthesen, so ist er doch eine der wichtigsten Anwendungen in der präoperativen Ausbildung und Vorbereitung. Durch das Ausdrucken einer exakten Nachbildung des Bereichs, in dem ein chirurgischer Eingriff erforderlich ist, in diesem Fall des Schädels, die anhand von Scans des Patienten erstellt wurde, können Chirurgen vor der eigentlichen Operation üben und so die Sterblichkeitsrate insbesondere bei komplizierten Eingriffen wie diesem senken. Um die Rettung dieses kleinen Mädchens zu ermöglichen, wurde Sygnis von Pawel Ozga, einem Spezialisten für die Segmentierung medizinischer Bilder und ehrenamtlichen Mitarbeiter der Stiftung e-Nable Polen unter der Leitung von Dr. Kryzstof Grandys, gebeten, das Modell so schnell und so detailliert wie möglich zu erstellen, um die Überlebenschancen des Kindes zu erhöhen. Bei dem Kind wurde unmittelbar nach der Geburt ein Defekt des Hinterhauptbeins diagnostiziert, der auch dazu führte, dass ein Teil des Gehirns frei lag, ein gefährlicher Zustand, der unbehandelt tödlich ist.
Das SLA-Modell des Schädels des Neugeborenen mit dem Defekt, der repariert werden musste (Bild: Sygnis SA)
Welche Rolle spielt der 3D-Druck für die Operation am Schädel?
Die Erstellung des präoperativen Schädelmodells fand im Februar 2022 statt. Nach der Geburt des Babys wurde es in der Universitätskinderklinik in Krakau diagnostiziert. Der 3D-gedruckte Schädel war ein wichtiger Bestandteil der präoperativen Planung, um in kurzer Zeit mit einem exakten Modell des Schädels des Babys üben zu können. Sygnis erstellte sogar zwei Modelle, eines mit SLA und das andere mit SLS. Sie nutzten die beiden unterschiedlichen Technologien, um von beiden zu profitieren.
Das mit SLA hergestellte Modell wurde auf dem Sygnis Flashforge 8.9s 3D-Drucker hergestellt. Der Vorteil von SLA ist, dass die Ärzte eine detailliertere und genauere Reproduktion des Schädels gemäß den MRT- und CT-Scans erhalten konnten. Allerdings sind die verwendeten Materialien nicht so robust. Hier kommt das SLS-Verfahren ins Spiel, bei dem dieses Modell mit einem Sinterit Lisa Pro 3D-Drucker hergestellt wurde. SLS produziert ebenfalls hochdetaillierte, präzise Teile, aber dank der Verwendung von PA12 waren die Teile robuster. Das bedeutete, dass die Chirurgen vor der Operation mit ihren Werkzeugen üben konnten. Da beim SLS-3D-Druck keine Stützstrukturen erforderlich sind und stattdessen der Pulverkuchen diese Aufgabe übernimmt, konnten die Ärzte außerdem geometrisch komplexe Knochenstrukturen perfekt reproduzieren. Dadurch, dass die Ärzte im Vorfeld mit beiden Modellen üben konnten, waren sie in der Lage, sich schnell und effektiv auf die schwierige Operation vorzubereiten.
Neben der Möglichkeit, den Schädel des kleinen Mädchens allein mit den Scans perfekt nachzubilden, war auch die Schnelligkeit der Technologie ein Grund dafür, dass die Ärzte sich für den 3D-Druck entschieden, um dieses 3D-gedruckte Schädelmodell im Maßstab 1:1 zu erstellen. Da der Defekt während der Schwangerschaft nicht diagnostiziert worden war, musste die Operation in kürzester Zeit durchgeführt werden. Laut der Fallstudie von Sygnis standen nur 96 Stunden zur Verfügung, um die Modelle herzustellen, zu liefern und den Ärzten die Möglichkeit zu geben, vor der Operation Tests durchzuführen. Glücklicherweise war der mit SLA gedruckte Schädel in nur 8 Stunden fertig, während der mit SLS hergestellte Schädel in 24 Stunden fertig war.
Durch den Einsatz eines SLA- und SLS-Modells (hier im Bild) konnten die Ärzte die Operation trotz des Zeitdrucks bereits vor dem Eingriff effektiv üben (Bild: Sygnis SA)
Die Operation wurde am 28. Februar erfolgreich abgeschlossen und das kleine Mädchen konnte aus dem Krankenhaus entlassen werden. Prof. Dr. Lukasz Krakowczyk, der die Operation leitete, stellte fest, dass „die bildgebenden Untersuchungen für die Bestimmung des Schädelknochendefekts nützlich waren. Sie stimmten jedoch nicht perfekt mit dem Hautdefekt überein, weshalb das Drucken des Modells so wichtig war. Der 3D-Druck wird auch in der Phase der Rekonstruktion des Schädelknochendefekts von entscheidender Bedeutung sein, wenn es um die perfekte Ausrichtung und Planung der Knochenrekonstruktion geht.“
Auch wenn das Endergebnis noch nicht feststeht, da das Kind in Zukunft weitere Behandlungen benötigt, ist klar, dass diese Operation dank des 3D-Drucks ein Erfolg war. Sygnis geht davon aus, dass es noch mehr Kooperationen dieser Art geben wird, da sie weiterhin präoperative Modelle verwenden, um den Erfolg nach der Operation zu steigern. Mehr über den Fall können Sie HIER lesen.
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*Bildnachweis: Sygnis SA
