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Knochen aus dem 3D-Drucker – wie funktioniert das?

Präoperative Planung eines Gelenkersatzes
Knochen aus dem 3D-Drucker

Endoprothetische Eingriffe, also das Einsetzen von künstlichen Gelenken, gehören in Deutschland zu den häufigsten Operationen. Die niederbayerische mediCAD Hectec GmbH bietet Software für die digitale OP-Vorbereitung an und vertraut bei der additiven Fertigung von realistischen Knochen- und Gelenkmodellen auf die BAM GmbH.

Bereits im Jahr 1999 stellten die Experten von mediCAD orthopädischen Chirurgen eine Software zur Verfügung, mit der mit wenigen Eingaben eine vollständige präoperative Planung eines Gelenkersatzes erstellen werden konnte. Mithilfe automatischer Berechnungen und spezieller Algorithmen konnte damit der Zeitaufwand für die OP-Planung um bis zu 85 % reduziert, gleichzeitig die Qualität der Planung gesteigert werden. Um orthopädische Operationen – zum Beispiel an Hüfte, Knie oder Schulter – noch besser planen und vorbereiten zu können, kommt jetzt zusätzlich zu den digitalen, bildgebenden Verfahren auch der 3D-Druck zum Einsatz. Diese Erweiterung seines Leistungsportfolios realisiert mediCAD mit dem Lohnfertiger BAM.

Knochen aus dem 3D-Drucker – wie funktioniert das?

Aus einer CT-Aufnahme der entsprechenden anatomischen Region – zum Beispiel dem Kniegelenk – kann mit der mediCAD-Software eine druckbare STL-Datei erzeugt werden. Über ein Onlineportal können die Ärzte diese Datei hochladen, konfigurieren und den Druck in Auftrag geben. Innerhalb von zwei bis vier Werktagen erhält der Operateur sein gedrucktes Modell, völlig originalgetreu in Bezug auf Größe, Form und Haptik. Vorteil: Er kann damit seinen Eingriff am 1:1 Modell präzise planen und vorbereiten.

Zu diesem speziellen Zweck kommt bei der BAM GmbH das Polyjet-Verfahren zum Einsatz. Die Besonderheit dabei ist, dass eine bestimmte Shore-Härte definiert werden kann, also die Elastizität des gedruckten Materials. Somit kann die Beschaffenheit der Knochen original nachempfunden werden. Mit einer Toleranz von +/- 0,1 mm gelingt es, auch noch so kleine Details am Knochen oder dem Gelenk realistisch abzubilden und extrem feine Oberflächen zu generieren. Nach dem Druckvorgang wird der Knochen in einem Wasser-Laugebad gereinigt, um die für den Druck nötigen Stützstrukturen rückstandslos zu entfernen.

Eine Partnerschaft mit Zukunft

Für den optimalen Workflow und um die gewünschten Ergebnisse erzielen zu können, haben die BAM-Spezialisten vorab intensive Tests gemeinsam mit mediCAD durchgeführt. Dabei hat sich eine Kombination der Druck-Materialien Vero-Pure-White und Agilus 30 als optimal herausgestellt, um sowohl die Farbe als auch die ideale Shore-Härte generieren zu können. Seit Ende 2020 besteht die Partnerschaft zwischen mediCAD und BAM, durch die sowohl Operateure als auch Patienten nachhaltig profitieren – nicht nur in der OP-Planung, sondern auch in der Patientenkommunikation oder in der Weiterbildung des medizinischen Personals.

BAM GmbH
Dr.-Müller-Straße 26
92637 Weiden
www.bam.group


Projektdetails

Aufgabe und Herausforderung: Aus medizinischen CT-Aufnahmen wird per Software eine druckbare STL-Datei generiert, aus der bezüglich Größe, Form und Materialeigenschaft originalgetreue Knochen und Gelenke gedruckt werden. Diese werden von den Chirurgen zur Operationsvorbereitung genutzt.

Eingesetzter Drucker: Stratasys J750 (Polyjet-Verfahren).

Materialien: Vero-Pure-White; Agilus 30.

Dimensionen: Knochengröße (H/B/T): 5 x 5 x 5 mm bis 480 x 380 x 190 mm; Toleranzen: +/- 0,1 mm.

Durchlaufzeit: Von Bestellung bis Auslieferung zwei Werktage.


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