Ein Expertenteam von PTC und Hexagon des Tel Aviv Medical Centers gelang ein vollständiges patientenspezifisches Scapula-Implantat für eine 16-jährige Krebspatientin. Für den Entwurf des Implantats aus Titan wurde modernste additive Fertigung und medizinische Bildgebung genutzt. Das Implantat ist exakt auf die Anatomie der Patientin zugeschnitten.
Für die effektive Rekonstruktion wurde eine 3D-Segmentierung des Tumors und der umgebenen Knochen durchgeführt. Von dem anatomischen Modell wurde ein digitaler Zwilling im Maßstab 1:11 gedruckt, um die präoperative Planung zu unterstützen und ie Resektionsränder abzugrenzen. Mithilfe der Creo Software von PTC wurde dann ein individuelles 3D-gedrucktes Implantat entworfen, um die verbleibenden Muskelstümpfe zu verankern. Die Operation verlief erfolgreich und die Patientin gewann ihre Beweglichkeit zurück.
Anforderungen und Herausforderungen
- Das ursprüngliche anatomische Volumen, die Form und Kinematik der Patientin beibehalten
- Die mechanischen Eigenschaften des Implantats optimieren bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung
- Einen optimalen Satz an Verankerungspunkten für die Muskelbefestigung bereitstellen
- Eine fortschrittliche Gitterstruktur umsetzen, um das Einwachsen von Bindegewebe und Muskeln zu erleichtern und durch Nutzung von Creo Design for Metal Additive Manufacturing Abstützungen und Verzerrungen vermeiden
- Minimale Oberflächen für eine reibungslose Gelenkkinematik einführen
- Das Nutzen fortschrittlicher mechanischer Simulationen zur Überprüfung der Belastbarkeit des Implantats für Schulter- und Armbewegungen
- Das Gewährleisten der Herstellbarkeit und die Reduzierung gedruckter Proben des Implantats durch den Einsatz von Hexagons Simufact Additive zur Simulation und Kompensation der thermomechanischen Prozesse, die die Teile beim Druck verformen
- Das Überprüfen der erfolgreichen Druckqualität für die Zertifizierung durch den Einsatz von Hexagons VGSTUDIO MAX zur Verarbeitung der CT-Scandaten und zur Qualitätsprüfung der komplexen Struktur und der Eigenschaften des gedruckten Metalls
Ingenieurtechnik trifft auf personalisierte Medizin
Die Integration von digitalen Zwillingen, CAD-, PLM- und Zertifizierungstechnologien ebnet den Weg für künftige Fortschritte bei maßgeschneiderten medizinischen Produkten. Die Zusammenarbeit zwischen dem Tel Aviv Medical Center, PTC und Hexagon ist ein neuer Meilenstein, bei dem Ingenieurtechnik auf personalisierte Medizin trifft.
„Bioaktive gedruckte Implantate sind die Zukunft der Implantate! Die Entwicklung komplexer implantierbarer gedruckter Materialien in Verbindung mit leistungsfähiger additiver Fertigungs- und Simulationssoftware ermöglicht es uns, intelligente Implantate in die Welt der Chirurgie einzuführen. Diese Implantate interagieren mit dem Gewebe, um ihren Fortbestand im Körper zu optimieren, eine perfekte Passform zu gewährleisten und das Gewebewachstum zu fördern“, so Dr. Solomon Dadia, Leiter der Abteilung für chirurgische Innovation und 3D-Druck, Tel Aviv Sourasky Medical Center. „Diese Fortschritte markieren eine neue Ära in der personalisierten Medizin.“
Erfolgreiche Zusammenarbeit
Das Tel Aviv Medical Center ist führend in der patientenzentrierten Pflege und leistet Pionierarbeit bei neuen medizinischen Techniken. PTC ist auf die digitale Transformation spezialisiert und ermöglicht mit seiner Creo-Software technische Innovationen. Hexagon treibt fortschrittliche digitale Fertigungslösungen voran und gewährleistet die sichere Zertifizierung medizinischer Implantate durch Optimierung der Fertigungsprozesse, Validierung und Qualitätssicherung. (vk)
