3D Druck im Gesundheitswesen
Chancen für Mediziner und Patienten
Personalisierbar, kostengünstig, schnell mit maximaler Designfreiheit – diese Eigenschaften der Additiven Fertigung machen die Technologie für viele Herstellungsprozesse interessant und bieten vor allem auch im Gesundheitswesen vielfältige Möglichkeiten. So können sehr einfach Produkte hergestellt werden, die individuell an die Bedürfnisse eines einzelnen Patienten angepasst sind, wodurch sowohl die Chancen auf Behandlungserfolg als auch der Komfort erhöht werden. Und auch das medizinische Fachpersonal profitiert von den Vorteilen des 3D Drucks. So wird die Technologie beispielsweise eingesetzt, um bei der Vorbereitung von Operationen zu unterstützen oder sehr präzise Behandlungswerkzeuge herzustellen.
Im Folgenden stellen wir Ihnen einige Bereiche des Gesundheitswesens vor, in welchen die Vorteile der Additiven Fertigung bereits genutzt werden:
Zahntechnik
Im Dentalbereich sind die Vorteile der Additiven Fertigung schon lange bekannt und die Technologie hat sich inzwischen in vielen Dentallaboren etabliert. So werden unter anderem Kronen, Zahnimplantate oder Korrekturschienen häufig mittels 3D Druckern hergestellt. Diese ermöglichen zum einen eine deutlich höhere Präzision als herkömmliche Herstellungsverfahren wie Fräsen oder Gießen. Zum andern ist die Herstellung mittels Additiver Fertigung auch deutlich günstiger als das Fräsen und schneller als das Gießen. Letzteres ist zudem hinsichtlich der möglichen Materialdichte limitiert, wohingegen sich beim 3D Druck festlegen lässt, wo das Produkt steifer und wo flexibler sein soll.
Orthopädietechnik
Sowohl bei Orthesen als auch bei Prothesen handelt es sich um sehr individuelle Produkte. Diese exakt auf den einzelnen Patienten anzupassen ist mit herkömmlichen Herstellungsmethoden meist mit enormem Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Dies ist besonders bei Kindern problematisch, die sich noch im Wachstum befinden und deshalb häufig neue oder neu angepasste Produkte benötigen. Der 3D Druck kann hier Abhilfe schaffen. Orthesen und Prothesen können damit nicht nur deutlich schneller und günstiger hergestellt werden, sondern durch die große Designfreiheit der Technologie auch einfach auf die speziellen Bedürfnisse des einzelnen Patienten angepasst werden. Die Parameter für die Druckvorlagen werden dabei mittels CT, MRT oder 3D Scan erfasst und bei Kindern können die Hilfsmittel so stufenlos mitwachsen. Somit kann mittels Additiver Fertigung zum einen mehr Tragekomfort und zum anderen bessere therapeutische Ergebnisse erreicht werden.
Bioprinting
Unter 3D Bioprinting versteht man, einfach ausgedrückt, die schichtweise Aufbringung von biologischem Material zur Herstellung von funktionsfähigen Strukturen wie Gewebe, Knochen und Organen. Dieser Bereich der additiven Fertigung beschränkt sich heute zwar größtenteils noch auf die Forschung, es konnten jedoch schon einige Erfolge erreicht werden. Bereits im Jahr 2002 gelang es Wissenschaftlern der Wake Forest University in Winston-Salem, North Carolina beispielsweise mittels 3D Druck eine funktionsfähige Miniaturniere herzustellen. 2019 konnten Forscher an der Universität Tel-Aviv außerdem ein verkleinertes Modell eines Herzens aus menschlichen Zellen 3D drucken. Ziel der Forschungen ist es, auf diese Weise einmal individuell angepasste, implantationsfähige menschliche Organe herstellen und damit zahlreichen Patienten helfen zu können, die anders vergeblich auf ein passendes Spenderorgan warten.
Medizinische Werkzeuge und Geräte
Da selbst komplexe Designentwürfe mittels 3D Druck sehr schnell umgesetzt werden können, ist die Technologie vor allem im Bereich des Rapid Prototypings unschlagbar. Diesen Aspekt machen sich auch Hersteller von medizinischen Werkzeugen und Geräten zu Nutze. Die Additive Fertigung ist heute bereits bei über 90% der Medizinproduktfirmen Teil des Produktionsprozesses und ermöglicht die präzise Fertigung von Prototypen neuer medizinischer Geräte sowie die deutliche Beschleunigung nötiger Iterationen.
Bei der Herstellung von medizinischen Werkzeugen ermöglicht der 3D Druck außerdem, ähnlich wie bei der Fertigung von Prothesen und Orthesen, die Anpassung dieser an die individuelle Anatomie des einzelnen Patienten, was auch in diesem Fall wieder zu einer Erhöhung des Behandlungserfolgs beitragen kann.
Anatomische Replikate
Anatomische Replikate können mit 3D Druckern aus Patientenscandaten hergestellt werden und kommen beispielsweise zum Einsatz, um die Diagnosestellung von Krankheiten zu verbessern. Auch bei der Kommunikation und Aufklärung gegenüber Patienten werden sie eingesetzt, wodurch Sorgen genommen werden können und die Akzeptanz der Behandlungsmethoden gefördert werden kann.
Auch bei der Planung von Operationen sind anatomische Nachbildungen hilfreich. Der 3D Druck bietet hier die Möglichkeit, exakte Modelle des zu operierenden Bereichs zu erstellen, wodurch den Ärzten die Vorbereitung der Operation unter realistischen Bedingungen ermöglicht wird. Vor allem bei komplexen Eingriffen lässt sich damit sowohl das Risiko für Komplikationen als auch die Diagnose- und Behandlungszeit zum Teil deutlich senken.