MEDIZINPRODUKTE |  Organmodelle

Foto: istockphoto/Thomas Demarczyk

Spende on demand:

Organe aus dem

3D-Drucker

Medizintechniker der Karl Landsteiner Privatuniversität

Krems forschen an der Erzeugung von Gewebemodellen

am 3D-Drucker.

Auch Mediziner müssen üben, idealerweise nicht gleich am lebenden Objekt. Üblicherweise werden für ihre Aus- und Weiterbildung zahlreiche Spenderorgane eingesetzt, die nur einmalig und kurzzeitig verwendbar sind. Um komplexe Operationen mehrmals an derselben Gewebeprobe durchzuführen, braucht es neue Zugänge – beispielsweise mittels 3D-Drucks. Die Herstellung von Organmodellen mit realitätsnahen Materialei- genschaften ist das Ziel eines jetzt an der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften gestarteten Forschungsprojekts. Der Einsatzbereich dieser biologischen Gegenstücke wird dabei vor allem in der Forschung und Medizinerausbildung liegen, bei der die Verwendung wertvoller Spenderorgane reduziert und komplizierte Eingriffe trainiert werden könnten. Umfangreiche Analysen von Material- und Organeigen- schaften stehen am Beginn des Projekts. Die so gewonnenen Daten werden dann „Rezepte“ für 3D-Drucker liefern, die Materialeigenschaften „on demand“ produzieren können.


Realität aus dem Printer

Tatsächlich werden 3D-Drucker im medizinischen Alltag schon eingesetzt, beispielsweise um Modelle komplexer Operationssituationen zu schaf- fen. Daran können räumliche Gegebenheiten besser erfasst und Handgriffe geübt werden. Doch mangelt es den Organmodellen für Forschung und Ausbildung bisher an realitätsnahen Gewebeeigenschaften. Genau hier setzt das von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. (NFB) ge- förderte Projekt an. „Als Grundlage eines verbesserten 3D-Drucks für medizinische Modelle werden wir zunächst genau jene biomechanischen Ei- genschaften identifizieren, die maßgeblichen Einfluss auf das gefühlte Gewebe- und Organverhalten haben. Daran anschließend werden wir unter- suchen, welche Materialien sich für den 3D-Druck überhaupt eignen, was für Eigenschaften diese besitzen und welche realitätsnahen Mikrostruk- turen druckbar sind“, erklärt Projektleiter Prof. DI Dr. Dieter Pahr.


Moderne Infrastruktur

Bei der Analyse dieser ersten Testprints kommt den Forschern ein ausgesprochen gut ausgestattetes Labor für Materialuntersuchungen mit enger klinischer Anbindung an der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems zugute. Mechanische Struktur- und Materialprüfungen können hier genauso erfolgen wie CNC-Fertigung oder moderne Gewebeaufbereitung. Auch ein Röntgen-Mikrocomputertomograf, der eine 3D-Röntgenbildgebung von feinsten, inneren Strukturen erlaubt, steht dort zur Verfügung und wird ergänzt mit hochmodernen Geräten zur Bildanalyse und Mikroskopie sowie modernster IT-Infrastruktur. Diese wird genutzt, um anhand der Analysedaten zwischen den erwarteten und den im 3D-Print tatsächlich erzielten Gewebeeigenschaften Beziehungen herzustellen. „So werden wir ein Computermodell entwickeln, das es erlaubt, die mechanischen Eigenschaf- ten eines 3D-gedruckten Gewebes anhand der Materialauswahl und der Druckeinstellungen vorherzusagen“, erklärt Pahr und ergänzt: „Wir wer- den die Vorhersagen immer wieder mit tatsächlich erzielten Druckergebnissen vergleichen und das System ständig weiter optimieren. Schluss- endlich werden wir ein System entwickeln, dem die benötigten Gewebeeigenschaften als Input dienen und das ein Rezept für benötigte Aus- gangsmaterialien und Druckgeometrien als Output liefert.“ Das wäre ein signifikanter Fortschritt, der eine hohe Individualisierung und Realitätsnä- he der für medizinische Zwecke notwendigen Gewebe- und Organmodelle ermöglichen würde. rh