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TOP 12 3D-gedruckte Implantate: Anwendungsbeispiele

Auf 15. Juli 2019 von Ann-Kathrin L. veröffentlicht
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Im medizinischen Bereich mangelt es nicht an 3D-Druckanwendungen: Vor kurzem präsentierten wir Ihnen ein Ranking über 3D-gedruckte Orthesen, und auch eines über Prothesen präsentiert, da mit additiver Fertigung jedes Gerät für jeden Patienten individuell gestaltet werden kann. Die geschaffenen Lösungen passen besser und oft werden Fertigungszeiten und Kosten reduziert. In diesem Ranking behandeln wir 3D-gedruckte Implantate, also jene Elemente, die in einen menschlichen Organismus implantiert werden, um ein Organ zu ersetzen, eine Krankheit zu behandeln oder Knochenteile zu ergänzen, und zwar über einen in der Regel langen Zeitraum. Die additive Fertigung ist eine neue Methode zur Entwicklung dieser Teil: 3D-gedruckte Implantate sind oft besser an den Patienten angepasst und halten über längere Zeit. Die meisten von ihnen werden heute aus Titan hergestellt, einem Metall, das von der Medizin wegen seiner Biokompatibilität geschätzt wird. Der Körper akzeptiert dies in der Regel gut, was eine Schlüsselkomponente bei der Implantation ist. Wir haben einige Beispiele für 3D-gedruckte Implantate zusammengestellt, welche tatsächlich in einen Körper eingesetzt wurden. Natürlich ist diese Liste nicht vollständig, also zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie von einem anderen interessanten Fall wissen!

Erstes Schlüsselbeinimplantat auf PEEK gedruckt

Die Medizinische Universitätsklinik Kunming in China hat zusammen mit IEMAI 3D, einem Hersteller von 3D-Druckern für Hochleistungspolymere, das erste Schlüsselbeinimplantat aus PEEK entwickelt. Sie entschieden sich für dieses Material, weil es für diesen Patienten aufgrund seiner zukünftigen Chemotherapien, unmöglich war, Metallimplantate zu erhalten. Deshalb entschieden sie sich für die FDM Technologie und stellten das Implantat aus einem der stärksten Kunststoffe her, die heute erhältlich sind. Nach der erfolgreichen Implantation stellten die Ärzte fest, dass der Körper des Patienten das PEEK-Implantat ohne jegliche Probleme und viel schneller als jedes Metallimplantat akzeptierte.

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Bildnachweis: IEMAI3D

Brustbeinimplantat aus Titan

Dank additiver Fertigungstechnologien, konnte einem krebskranken Mann aus Australien geholfen werden: Aufgrund seiner Erkrankung, mussten dem Australier Teile des Brustbeins und des umliegenden Gewebes entfernt werden. Diese Art der Operation gleicht also fast schon einer Amputation, weshalb die entfernten Teile ersetzt werden mussten.  Mit einem 3D-gedruckten Titanimplantat für das Brustbein des Mannes, fanden die Ärzte eine innovative Lösung. Der Arzt des Royal North Shore Hospitals, der hauptsächlich an der Entwicklung dieses Implantats beteiligt war, war Dr. Michel Harden. Er hatte über verschiedene Fälle gelesen,  bei denen die additive Fertigung sehr hilfreich zur Behandlung des Patienten war. Also kontaktierte er verschiedene Unternehmen um Optionen für die Behandlung seines eigenen Patienten zu finden. Schlussendlich fand er das Unternehmen Anatomics aus Melbourne einem Spezialisten in diesem Feld.

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Bildnachweis: 7News Australia; Anatomics.

Unterkieferimplantat für Kind in China

Letztes Jahr wurde erstmals auch einem Kind ein Unterkieferimplantat eingesetzt. Das chinesische Kind hatte einen seltenen Tumor im Unterkiefer, der aber entfernt werden konnte, jedoch litt er danach unter einer Gesichtsverformung. Durch diese hatte er Probleme den Mund richtig zu öffnen, zu sprechen und zu essen. Aus diesem Grund entschlossen sich die Ärzte dazu, den fehlenden Teil des Unterkiefers durch ein 3D-gedrucktes Implantat  aus einer Titanlegierung zu ersetzen. Durch digitale Modelle des Unterkiefers des Jungen, konnte ein passgenaues Implantat hergestellt werden.

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Mittelohrimplantat lässt Mann wieder hören

In Südafrika schafften es das Ärzteteam um Professor Mashudu Tshifularo einen Patienten, der sein Hörvermögen verloren hatte, wieder hören zu lassen – und das alles dank additiver Fertigung. Sie ersetzten das durch einen Autounfall beschädigte Gehörknöchelchen des Patienten mit einem 3D-gedruckten Implantat, wodurch er wieder hören konnte. Das Implantat bestand aus Titan, ein Metall, welches für seine Biokompatibilität bekannt ist.

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Gehörknöchelchen gehören zu den kleinsten Knochen im menschlichen Körper. Auf dem Bild zu sehen ist ein echtes Gehörknöchelchen und nicht das Implantat.

Brustkorb von Renishaw

Aufgrund eines Tumors in seiner Brust, mussten einem Mann aus Wales drei Rippen und ein Teil seines Brustkorbs entfernt werden. Er hatte einen Tennisball-großen Tumor in seinem Rippenknorpel, welcher jedoch nach einer 8-stündigen OP entfernt werden konnte. Die entfernten Teile des Brustkorbs wurden mit einem speziell für ihn angefertigten Implantat erfolgreich ersetzt. Die Ärzte entschieden sich für den 3D-Druck als Herstellungsmethode für das Implantat. Es wurde vom britischen Technologieunternehmen Renishaw aus Titan angefertigt, nachdem mithilfe von CT-Daten des Patienten ein 3D-Modell erstellt wurde.

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Wirbelimplantat aus Titan gibt Patienten Mobilität zurück

Amit Bhanot leidet an Morbus Bechterew, einer schweren Artitris, bei der die Wirbel verschmelzen. Seine Krankheit wurde in den 90er Jahren entdeckt, und mit den Jahren hatte er einen großen Teil seiner Mobilität verloren. Im Jahr 2017 ging zum Indian Institute of Medical Sciences (AIIMS), wo Professor Rajesh Malhotra, zuständig für Orthopädie, feststellte, dass ein Implantat für den Patienten hergestellt werden musste. Nach mehreren 3D-Modellen, die mit der FDM-Technologie gedruckt wurden, gelang es ihnen schließlich, das Wirbelimplantat zu erstellen, das Amit am Ende eingesetzt werden würde. Dieses verwendeten sie um das endgültige Modell zu entwickeln, das sie später der mit der Metalldrucktechnologie von EOS druckten. Dieser Wirbel aus Titan wurde dem Patienten erfolgreich implantiert.

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Bildnachweis: EOS

Kieferimplantat nach Tumorentfernung

Anelia Myburgh, eine Patientin aus Australien, benötigte aufgrund ihrer Krebserkrankung ein Implantat im Oberkiefer, da der Tumor dort und in ihren Zähnen saß. Dank additiven Fertigungstechnologien erhielt ein an sie angepasstet Kieferimplantat, das ihr eine Gesichtsrekonstruktion ermöglichte. Nach einer mehr als 5-stündigen Operation, war das Ergebnis ein Erfolg und Anelia konnte wieder lächeln.

Erstes 3D gedrucktes Rippen-Implantat mit flexiblem Polyamid

In Bulgarien ging Ivaylo Josifov wegen einer Mandelentzündung ins Krankenhaus und ging mit einer 3D gedruckten Rippe. Als er zur Behandlung geröntgt wurde, entdeckten die Ärtzte eine Missbildung in seinen Rippen, die aus seine Lunge drückte, so dass es notwendig war, sofort zu operieren. Die Lösung war die Entwicklung einer neuen 3D-gedruckten Rippe, die in Zusammenarbeit mit dem polnischen 3D-Druckerhersteller 3DGence hergestellt wurde. Sie halfen dem Tokuda Hospital bei der Entwicklung des weltweit ersten Rippenimplantats aus flexiblem Polyamid. Diese Entwicklung hat es geschafft, dem Patienten das Leben zu retten und ihm in Zukunft viele Probleme zu ersparen.

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Bildnachweis: 3DGence

FDA-zugelassene Implantate

Medicrea ist ein in Lyon ansässiges Unternehmen, das sich auf Design für Implantate spezialisiert hat. Zu den Herstellungsverfahren gehört der 3D-Druck. Im Jahr 2014 war Medicrea das erste französische Unternehmen, das ein 3D-Wirbelsäulenimplantat aus PEEK druckte, einem Thermoplast, der für seine hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit bekannt ist. Seitdem hat das Unternehmen eine Reihe von 3D-gedruckten Interbody Cage-Implantaten aus Titan entwickelt. IB3D genannt, könnte es den Markt für Implantate für die Wirbelsäule revolutionieren.

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Bildnachweis: Medicrea

Ein Schädelimplantat

Tiffany Cullern ist eine junge Frau, die bereits im Alter von 20 Jahren an einem Hirntumor litt. Er war so groß wie ein Tennisball und musste dringend entfernt werden. Nach 6 Stunden Operation und durch das Durchbohren des Schädels konnten die Chirurgen den Tumor entfernen. Doch obwohl die Operation gut verlief, reagierte das Mädchen zwei Tage später nicht: Ihr Gehirn war geschwollen. Die Ärzte mussten Teile seines Schädels entfernen, um den Druck zu verringern. 3 Monate lang lebte Tiffany mit 12,7 cm weniger Schädel, bis ein 3D-gedrucktes Implantat hergestellt wurde. Es wurde aus Titan, Kunststoff und Kalzium hergestellt.

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Eines der ältesten Implantate

Das erste 3D-gedruckte Hüftimplantat feierte 2018 sein Jubiläum: 10 Jahre nach der Operation ist das Implantat noch in gutem Zustand und der Patient hat die Lösung vollständig integriert. Das Hüftgelenk wurde mit Hilfe des 3D-Metalldrucks entwickelt: 600 Komponenten wurden mit einer Arcam-Maschine hergestellt, welche auf der Elektronenstrahltechnologie basiert. Während ein traditionelles Hüftimplantat alle 10 bis 15 Jahre gewechselt werden muss, scheint es, dass das 3D-gedruckte Implantat stärker ist, was zu weniger Komplikationen für den Träger führt.

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Ein 3D gedrucktes Implantat für einen Hund

Wer hat gesagt, dass 3D-Technologien nur für Menschen sind? Das Beispiel dieses Sibirischen Husky spricht für sich: Er erhielt ein 3D-gedrucktes Titanimplantat, das die Oberseite seines Schädels ersetzt, die bei einer kritischen Operation entfernt werden musste. Einer der Vorteile des 3D-Drucks besteht darin, dass er eine vollständige Anpassung des Implantats ermöglicht: Er ist perfekt an die Morphologie des Hundes angepasst. Es integriert sich dann leichter in den Schädel, so dass sich der Knochen im Implantat sich schnell entwickeln kann.

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