Knochenersatz aus dem Drucker

Forschungszentrum caesar stellt im Technikzelt Rapid-Prototyping-Verfahren für die Medizin vor

Die Technik ist bewährt: Rapid Prototyping wird im Automobil- und Maschinenbau gerne verwendet, um schnell und kostengünstig Prototypen aus dreidimensionalen Datensätzen herzustellen. Die Arbeitsgruppe Rapid Prototyping am Forschungszentrum caesar nutzt diese Vorteile für neue Anwendungen in der Medizin. Im Rahmen der 4. Bonner Wissenschaftsnacht präsentieren die caesar-Forscher im Technikzelt auf dem Kaiserplatz Ergebnisse ihrer Arbeit und ein spezielles Rapid-Prototyping-Gerät, einen so genannten 3D-Drucker (30.06. – 02.07.).

Besucher können vor Ort erleben, wie aus feinem Pulver schichtweise dreidimensionale Objekte entstehen. Mit einem vergleichbaren Verfahren sollen zukünftig maßgeschneiderte Implantate aus Knochenersatzmaterial hergestellt werden. Auch wenn der Chirurg Planungsmodelle oder komplexe Schnittschablonen benötigt, sind Rapid-Prototyping-Verfahren gut geeignet. caesar entwickelt körperverträgliche Materialien für solche Anwendungen.

Der Erfolg einer Operation hängt u.a. von der genauen Planung ab. Je kürzer der Eingriff, desto geringer ist das Risiko von Komplikationen. Rapid-Prototyping-Modelle der betroffenen Körperteile helfen den Chirurgen, Operationen optimal vorzubereiten und durchzuführen.

Im ersten Schritt werden Computertomografie-Aufnahmen (CT) des Patienten erstellt und diese zweidimensionalen „Schnittbilder“ in ein dreidimensionales Computermodell umgewandelt. Durch Segmentierung werden verschiedene Strukturen (Knochen, Blutgefäße, Nerven usw.) unterschiedlich erfasst. Im Anschluss werden anhand dieser Datensätze beispielsweise passgenaue Implantate entworfen. Nun wird aus den Daten in der Anlage Schicht für Schicht ein Modell aufgebaut. Dabei kommen vor allem die Rapid-Prototyping-Prozesse 3D-Drucken und Stereolithographie zum Einsatz.

Zusätzlich verfeinert caesar den Datentransfer und die Prozess-Vorbereitung sowie die farbige Markierung einzelner Strukturen. Unterschiedliche Gewebearten werden in variablen Farbabstufungen abgebildet. Das kann beispielsweise in der Tumorchirurgie sehr hilfreich sein: Tumorgewebe lässt sich durch Färbung im Modell deutlich von gesundem Gewebe abgrenzen.