{"id":13501,"date":"2024-08-19T14:59:35","date_gmt":"2024-08-19T12:59:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=13501"},"modified":"2024-08-19T15:00:13","modified_gmt":"2024-08-19T13:00:13","slug":"3d-druck-in-der-medizin-170720181","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-druck-in-der-medizin-170720181\/","title":{"rendered":"3D-Druck in der Medizin: die Zukunft des Gesundheitswesens?"},"content":{"rendered":"

Es ist bekannt, dass die additive Fertigung<\/a> viele Produktionsmethoden auf den Kopf stellt, obwohl es ihr derzeit noch schwerf\u00e4llt, mit einigen klassischen Methoden zu konkurrieren, was vor allem auf die als zu langsam empfundene Geschwindigkeit zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Der 3D-Druck<\/a> von Gro\u00dfserien ist zeitaufwendig und f\u00fcr viele Branchen noch nicht die bevorzugte Methode. Der Bereich der Medizin<\/a> interessiert sich jedoch sehr f\u00fcr diese Technologie<\/a>, insbesondere aufgrund der M\u00f6glichkeit, L\u00f6sungen zu schaffen, die auf jeden einzelnen Patienten zugeschnitten sind. Es sind mehr als 7,5 Milliarden verschiedene Morphologien, an die sich die \u00c4rzte nun anpassen m\u00fcssen. Die additive Fertigung erscheint daher als eine neue L\u00f6sung f\u00fcr die Schaffung von ma\u00dfgeschneiderten Ger\u00e4ten, die den Bed\u00fcrfnissen der Patienten entsprechen.<\/p>\n

Laut einer aktuellen Studie von Research And Markets wird der weltweite Markt f\u00fcr 3D-gedruckte medizinische Ger\u00e4te bis 2026 auf 4,9 Milliarden US-Dollar anwachsen, was einer j\u00e4hrlichen Wachstumsrate (CAGR) von 24,5 % entspricht. Dieses Wachstum ist auf die M\u00f6glichkeiten der additiven Fertigung zur\u00fcckzuf\u00fchren, die eine individuelle Anpassung erm\u00f6glichen, sei es zur Herstellung von Prothesen, Implantaten, zur besseren Vorbereitung auf eine Operation oder zur Herstellung von Ger\u00e4ten f\u00fcr die Medizin, die sensible Operationen erleichtern, wie Operationsschablonen und andere Sehhilfen.<\/p>\n

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Das gesch\u00e4tzte Wachstum des Marktes f\u00fcr Produkte der Medizin bis 2026. (Bild: Research and Markets)<\/p><\/div>\n

Additive Fertigung f\u00fcr die Entwicklung von Implantaten und Prothesen<\/h3>\n

Ein Implantat<\/a> soll \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum ein Organ<\/a> ersetzen oder eine oder mehrere seiner Funktionen \u00fcbernehmen und muss daher per Definition vollst\u00e4ndig an den Patienten und seine Anatomie angepasst sein. Bei herk\u00f6mmlichen Produktionsmethoden kann die Bereitstellung von Implantaten und Prothesen dieser Art sehr teuer und zeitaufw\u00e4ndig sein. Hier kommt also der 3D-Druck ins Spiel. Um flexibler zu sein, haben sich viele Unternehmen f\u00fcr die 3D-Technologie entschieden.<\/p>

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Ein Beispiel hierf\u00fcr ist das franz\u00f6sische Startup AnatomikModeling, das die erste Tracheobronchialprothese mithilfe von 3D-Technologien entwickelt hat. Sein Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer Benjamin Moreno erkl\u00e4rte uns: „Die Verwendung des 3D-Drucks in der Medizin hat mehrere Vorteile: Man kann direkt vom digitalen 3D-Modell zum physischen anatomischen 3D-Modell \u00fcbergehen und dabei eine sehr gute Genauigkeit beibehalten. Die Zeitersparnis ist gro\u00df, bei gleichzeitiger Kostensenkung. Dadurch kann man voll und ganz in das Zeitalter der Personalisierung von medizinischen Ger\u00e4ten eintreten. Es ist auch m\u00f6glich, anatomische 3D-Modelle mit sehr komplexen geometrischen Formen herzustellen, die \u00fcber herk\u00f6mmliche Herstellungstechniken nur sehr schwer zu erhalten w\u00e4ren.“<\/em><\/p>\n

\"3D-Druck

Bild: AnatomikModeling<\/p><\/div>\n

Durch den Einsatz der additiven Fertigung in der Medizin k\u00f6nnen die Hersteller von Prothesen und Implantaten leichter L\u00f6sungen in den richtigen Abmessungen, mit komplexem Design und zu geringeren Kosten herstellen. Was die Langlebigkeit der erstellten medizinischen Ger\u00e4te angeht, so ist die Zahl der Beispiele im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Methoden zwar noch gering, aber es gibt dennoch ein Beispiel f\u00fcr 3D-gedruckte H\u00fcftpfannen aus Titan, die auch 10 Jahre nach dem Einsetzen noch genauso gut funktionieren. Dies erspart dem Patienten den jahrzehntelangen Wechsel des Implantats und erleichtert ihm so den Alltag.<\/p>\n

Schlie\u00dflich wird der 3D-Druck auch den Prozess der Herstellung von H\u00f6rger\u00e4ten und Zahnprothesen automatisiert haben. Laut dem Hersteller EnvisionTEC hat sich die Anzahl der Schritte, die zur Herstellung von H\u00f6rger\u00e4ten erforderlich sind, in wenigen Jahren von 9 auf nur 3 reduziert. Er f\u00e4hrt fort, uns diese im Detail zu erl\u00e4utern: Zun\u00e4chst scannt der Audiologe mit einem 3D-Scanner das Ohr des Patienten, um einen H\u00f6rabdruck zu erstellen. Mit diesen 100.000-150.000 Referenzpunkten wird die Analyse an einen Modellierer weitergeleitet, der ein Modell formt. Nach der Fertigstellung wird es aus Harz gedruckt und mit den notwendigen Komponenten ausgestattet. Der Hersteller sch\u00e4tzt, dass er jetzt 65 Prothesen pro Stunde drucken kann.<\/p>\n

3D-Druck in der Medizin f\u00fcr chirurgische Simulationen<\/h3>\n

Jedes Jahr werden in den USA mehr als 4000 Menschen, die sich einer Operation unterziehen, durch einen Operationsfehler verletzt – eine alarmierende Zahl, die durch 3D-Technologien reduziert werden k\u00f6nnte. Wie das Universit\u00e4tsklinikum Brest drucken heute mehrere Krankenh\u00e4user chirurgische Modelle in 3D, sodass Chirurgen vor einer Operation \u00fcben k\u00f6nnen und Fehler vermieden werden. Diese 3D-gedruckten anatomischen Modelle k\u00f6nnen auch dem Patienten vor der Operation gezeigt werden, damit er sich alle Schritte der Operation ansehen kann, was die Beziehung zwischen Arzt und Patient verbessert.<\/p>\n

Thomas Marchand, CEO des franz\u00f6sischen Startups BIOMODEX<\/a>, erkl\u00e4rt, dass der 3D-Druck „es ihnen erm\u00f6glicht, eine echte Alternative zu den chirurgischen Trainingsl\u00f6sungen anzubieten, die heute nicht zufriedenstellend sind (Training an Patienten, anatomischen Teilen von Leichen oder Tieren, was ethische und logistische Probleme mit sich bringt). \u00dcber eine Webplattform kann der Arzt medizinische Bilder seines Patienten hochladen, die von CT, MRT oder Ultraschall stammen. Einige Tage sp\u00e4ter erh\u00e4lt er in seinem Krankenhaus<\/a> das synthetische Organ BIOMODEX, an dem er \u00fcben, den richtigen Ansatz, die richtige Operationsstrategie und die richtige, auf seinen Patienten zugeschnittene Prothese (Gr\u00f6\u00dfe und Positionierung) ausw\u00e4hlen kann.“ Einige der fortschrittlichsten 3D-Druckmodelle k\u00f6nnten sogar Blutungen imitieren und damit der Realit\u00e4t so nahe wie m\u00f6glich kommen, was die Genauigkeit und Effizienz der chirurgischen Eingriffe erh\u00f6hen w\u00fcrde.<\/p>\n

\"3D-Druck

Die additive Fertigung kann potenzielle Risiken bei chirurgischen Eingriffen verringern (Bild: Stratasys)<\/p><\/div>\n

Das Ziel w\u00e4re es, die Zahl der Fehler in der Medizin durch eine bessere Ausbildung der Chirurgen zu verringern. Die Ausbildung w\u00fcrde nicht mehr an Tieren oder Leichen stattfinden, was derzeit logistische, aber vor allem ethische Probleme mit sich bringt. Dr. Ahmed Ghazi, Assistenzprofessor an der Abteilung f\u00fcr Urologie der Universit\u00e4t Rochester, kommentiert: ,,Chirurgen sind wie Piloten. F\u00fcr einen Piloten gilt es, den Schritt zu gehen, zum ersten Mal allein aus einer Boeing 747 auszusteigen. F\u00fcr einen Chirurgen ist es ebenfalls Pflicht, eine Operation von A bis Z v\u00f6llig selbstst\u00e4ndig durchzuf\u00fchren. Piloten werden mit Hilfe von Flugsimulatoren ausgebildet, aber Chirurgen hatten bislang kein brauchbares Simulationssystem“.<\/em><\/p>\n

Biodruck zur Herstellung von Gewebe und Organen<\/h3>\n

Das noch auf Forschungsanwendungen beschr\u00e4nkte Bioprinting<\/a> ist eine aufstrebende Technologie, die in den letzten Jahren ein starkes Wachstum verzeichnet hat. Es handelt sich dabei um eine Methode zur Herstellung von 3D-gedruckten Zellstrukturen. Obwohl diese langfristig nicht funktionst\u00fcchtig sind, sollten alle Fortschritte hervorgehoben werden. Das US-amerikanische Unternehmen Organovo ist beispielsweise einer der Branchenf\u00fchrer; es hat mithilfe von Bioprinting Knochengewebe entwickelt und Lebergewebe transplantiert. Aspect Biosystems<\/a> wiederum hat einen 3D-Bio-Drucker namens RXI hergestellt, der in der Lage ist, physiologisch komplexe menschliche Gewebe nach Ma\u00df zu erstellen. Dieser Fortschritt w\u00fcrde es erm\u00f6glichen, verschiedene Medikamente an eigens daf\u00fcr geschaffenen Organen zu testen, aber auch synthetische Organtransplantationen durchzuf\u00fchren.<\/p>\n

Bioprinting bietet auch die M\u00f6glichkeit, Haut zu entwerfen, wodurch schwere Verletzungen behandelt werden k\u00f6nnen und Patienten bei der Genesung geholfen werden kann. Marc Jeschke, plastischer Chirurg, erkl\u00e4rt: ,,Sobald man synthetische Haut aus den Zellen eines Patienten herstellen kann, \u00e4ndert sich die Lage v\u00f6llig, weil man sehr schnell operieren kann.“<\/em> Man denke an die Fortschritte von Forschern in S\u00fcdkorea, die zwei Druckmethoden – Extrusion und Tintenstrahldruck – miteinander kombinierten und so eine Haut auf Kollagenbasis mit einer Membran aus Polycaprolacton herstellen konnten. Auch wenn die Entwicklungen noch in den Kinderschuhen stecken, k\u00f6nnte der Bio-Hautdruck nicht nur den chirurgischen Bereich, sondern auch die Kosmetikbranche umkrempeln, wo Produkte direkt auf der biogedruckten Haut getestet werden k\u00f6nnten.<\/p>\n

\"3D-Druck<\/p>\n

3D-Druck von Medikamenten<\/h3>\n

Ein weiterer vielversprechender Bereich der Technologie in der Medizin ist die M\u00f6glichkeit, dass Sie in einigen Jahren Ihre Medikamente in 3D drucken lassen k\u00f6nnen. Die Technologie ist da, aber das Problem ist eher ein regulatorisches. Die Pharmaindustrie ist stark reguliert und es gibt viele Anforderungen, die erf\u00fcllt werden m\u00fcssen, um auf den Markt zu kommen. Das Unternehmen FabRx scheint jedoch von den M\u00f6glichkeiten des 3D-Drucks auf diesem Markt \u00fcberzeugt zu sein und hat sich die Herstellung von Medikamenten aus dem 3D-Drucker zum Ziel gesetzt. Einer der Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer, Dr. Alvaro Goyanes Goyanes, erkl\u00e4rt: ,,Die Tatsache, dass man Tabletten oder medizinische Ger\u00e4te herstellen kann, indem man einfach eine 3D-Datei \u00e4ndert, bietet viele M\u00f6glichkeiten. Die einfachste ist, die Gr\u00f6\u00dfe oder die F\u00fcllung (d. h. den Prozentsatz des Materials im Inneren des Objekts) \u00e4ndern zu k\u00f6nnen und so die Masse der Tablette und damit die Dosis des Medikaments zu ver\u00e4ndern.“<\/em><\/p>\n

Es w\u00e4re also m\u00f6glich, die Dosis jedes Medikaments an den jeweiligen Patienten anzupassen, und das viel einfacher und schneller. Alvaro zufolge ist dieser Fortschritt besonders f\u00fcr die P\u00e4diatrie interessant, wo das Alter und das Gewicht des Kindes einen gro\u00dfen Einfluss auf die Art und Weise der Verabreichung des Medikaments haben. Der Arzt f\u00fcgt hinzu: ,,Es w\u00e4re m\u00f6glich, in einer Tablette zwei oder mehr Medikamente zu kombinieren, wodurch die Anzahl der Tabletten, die eine Person schlucken muss, reduziert w\u00fcrde, was insbesondere bei \u00e4lteren Menschen wichtig ist.“<\/em> Was die verwendete Drucktechnologie betrifft, so scheint FabRx ein Verfahren zu verwenden, das dem Sintern von Pulver \u00e4hnelt, einem Pulver, in dem das Medikament enthalten w\u00e4re. Alvaro erkl\u00e4rt: ,,Je nachdem, welche Materialien wir ausw\u00e4hlen, k\u00f6nnen wir eine sehr schnelle Freisetzung oder eine gezielte Freisetzung des Medikaments in bestimmten Bereichen des Gastrointestinaltrakts erreichen.“<\/em> Ein Ph\u00e4nomen, das er im Interview mit 3Dnatives erl\u00e4utert.<\/p>\n