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Maßarbeit aus dem 3D-Drucker: Wie Forschung Operationen verändert

Maßarbeit im OP: Prof. Dirk Winkler führt eine tiefe Hirnstimulation durch. Der 3D-gedruckte Stereotaxie-Rahmen – eine Platzierungshilfe für Elektroden – wurde eigens für diesen Patienten gefertigt.
Kein Patient wie der andere: Prof. Dirk Winkler nutzt beim Eingriff einen individuell gedruckten Rahmen, der Elektroden auf den Zehntelmillimeter genau ins Gehirn leitet. © UKL/Rico Thumser
Von: Wissensland
Am Universitätsklinikum Leipzig entstehen maßgeschneiderte Hilfsmittel aus dem 3D-Drucker, die Operationen präziser und schonender machen sollen. Jetzt arbeitet das Team bereits an der nächsten Stufe: Datenbrillen, die Ärzten Informationen direkt ins Sichtfeld projizieren.

Ein Gehirn ist kein Einheitsobjekt. Jedes ist anders geformt, jede Erkrankung sitzt an einer anderen Stelle. Trotzdem wurden Patienten jahrzehntelang mit standardisierten Operationshilfen behandelt – wie menschliche Füße, die in Konfektionsschuhe gesteckt werden. Das ändert sich gerade. Und das Universitätsklinikum Leipzig zählt dabei zu den Vorreitern in Europa.

Das Universitätsklinikum Leipzig setzt seit rund 20 Jahren auf 3D-Druck in der Medizin. Dabei entstehen Geräte und Hilfsmittel, die exakt auf die Anatomie einzelner Patienten zugeschnitten sind. Menschen mit Parkinson beispielsweise können von einer sogenannten tiefen Hirnstimulation profitieren. Dabei werden Elektroden präzise im Gehirn platziert. Früher kamen dafür standardisierte Metallrahmen zum Einsatz. Heute entwickelt das UKL individuell angepasste 3D-gedruckte Kunststoffrahmen. Sie sind leichter, hygienischer und ermöglichen besonders präzise Eingriffe.

"Sie dienen als passgenaue Platzierungshilfe für Elektroden oder Biopsienadeln und sind als Unikate auf die Anatomie des jeweiligen Patienten zugeschnitten. Mit ihnen sind auf den Zehntelmillimeter genaue Eingriffe möglich", erklärt Dirk Winkler, der die Entwicklung am UKL maßgeblich vorantreibt. Für die Patienten bedeutet das oft kürzere und schonendere Operationen.

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Von der Hauptschlagader bis zum Babyhelm

Gedruckt wird längst nicht mehr nur für die Neurochirurgie. In der Gefäßchirurgie des UKL half ein individuelles 3D-Modell dabei, lebensgefährliche Aussackungen der Hauptschlagader präziser zu behandeln. Dafür wird auf Basis von Computertomografie-Daten ein Kunststoffmodell der Aorta hergestellt, auf dem eine Prothese exakt angepasst werden kann. Diese Technik wurde am UKL erstmals weltweit eingesetzt.

Auch Babys profitieren von der Technologie: Kinder mit Schädelverformungen erhalten heute individuell angepasste Helme, die mithilfe eines 3D-Scanners berührungslos vermessen werden. Die gedruckten Helme sind leichter, luftdurchlässiger und hygienischer als frühere Modelle. Dafür arbeitet das UKL eng mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Dresden zusammen.

Datenbrille im Operationssaal

Während der 3D-Druck am UKL bereits in verschiedenen Bereichen eingesetzt wird, arbeitet das Team inzwischen an der nächsten Technologie. Gemeinsam mit wenigen weiteren Zentren in Europa – darunter Utrecht und Paris – erforscht Leipzig den Einsatz sogenannter Spatial-Computing-Systeme im Operationssaal. Dabei projizieren Datenbrillen und Headsets Scanbilder, Vitaldaten und andere Informationen direkt ins Sichtfeld der Operierenden.

"Indem der Nutzer mit seinen Augenbewegungen Informationen abrufen und zeitgleich autonom mit der Hand operieren kann, verbessert diese Technologie die präzise Navigation bei Operationen erheblich", beschreibt Ronny Grunert die Möglichkeiten. Zusätzlich lassen sich Eingriffe virtuell simulieren und vorbereiten. Bis solche Systeme regulär in der Patientenversorgung ankommen, sind allerdings noch weitere Zulassungs- und Sicherheitsprüfungen notwendig. Das Ziel der Forschenden ist aber klar: Operationen präziser, schonender und sicherer zu machen.

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