Welche Bereiche der 3D Druck in der Medizin umfasst

Der 3D Druck in der Medizin hat sich in der letzten Zeit rasant weiter entwickelt. Was zu Beginn noch wie aus einem Science Fiction Film klang, nimmt immer mehr Form an. So können 3D Drucker bereits die Herstellung von Hörgeräten, chirurgischen Instrumenten oder auch Zahnkronen unterstützen. An der Medizinischen Universität von Wien wurde sogar in 2019 der erste ultraschnelle Nano-3D-Drucker erfolgreich installiert. Wie der 3D Druck funktioniert, was damit hergestellt werden kann und welche Vorteile die Technik mit sich bringt.

Was ist der 3D Druck?

In welchen Bereichen unterstützt er die Medizin?

In vielen Bereichen wird Individualität groß geschrieben. In der Medizin erschwert es die Anpassung von Implantaten und Prothesen, denn natürlich kann man hier bislang nur Standardgrößen umsetzen. Durch den 3D Druck besteht nun die Möglichkeit Implantate anfertigen zu lassen, welche sich millimetergenau an die Anatomie des Patienten anpassen und auch die Beschaffenheit des Körpers einschließlich der Knochen berücksichtigen. Dadurch kann eine bessere Passform ermöglicht werden.

Bislang ist die Herstellung von

  • chirurgischen Instrumenten
  • Zahnkronen
  • Hörgeräten
  • diversen Tabletten

möglich.

Ein weiterer Bereich, in dem der 3D Druck für die Medizin förderlich ist, ist die Operationsvorbereitung. Mithilfe von 3D-gedruckten Modellen können sich Chirurgen und Ärzte auf komplizierte Eingriffe vorbereiten und während der Übung wertvolle Lerneffekte erzielen.

Wie funktioniert der 3D Druck?

Kurz gefasst kann man einen 3D Drucker als Gerät beschreiben, der einen dreidimensionalen Gegenstand erzeugt, indem bei einem Material Schicht für Schicht aufgetragen wird. Gesteuert wird der Druck durch einen Computer. Dafür muss vorab ein individueller Bauplan vorliegen. Beim 3D Druck kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, in erster Linie jedoch physikalische oder chemische Schmelz- beziehungsweise Härtungsprozesse (mithilfe von Infrarotlicht oder Lasern) sowie flüssige und feste Werkstoffe (z.B. Titan, Keramik, Kunststoff). Präzision ist gewährleistet, da die Schichten nur hundertstel Millimeter umfassen.

Wer bietet den 3D Druck an?

Natürlich ist die 3D Drucktechnik in der Medizin nach wie vor in der Entwicklung. Doch es schon einige deutsche Kliniken, welche die Drucktechnik umsetzen.Je nach Ausgangslage des Patienten gibt es bereits Krankenkassen, welche die Kosten für Implantante und und Prothesen aus dem 3D Druck unterstützt. Auch anerkannte Dienstleister sind vorhanden. Wichtig ist hier auf entsprechende Auszeichnungen und Seriösität zu achten, denn im Bereich 3D Druck gibt es natürlich wie in vielen anderen Bereichen auch Fälschungen auf dem Markt. Protiq bietet 3D Druck für die Medizintechnik und ist ein führendes Beispiel in dem Bereich der anerkannten und seriösen Dienstleister.

Was bedeutet das sogenannte Bioprinting?

Einen komplett eigenen Bereich nimmt das sogenannte Bioprinting ein. Ein Bioprinter oder auch zu Deutsch 3D Biodrucker ist ein 3D Drucker, welcher menschliches oder tierisches Gewebe drucken kann. Voraussetzungen wie eine genaue Regelung der Temperatur müssen erst noch weiter entwickelt werden durch die Forschung. Aus diesem Grund sind 3D Biodrucker noch nicht vollständig ausgereift. In der Zukunft erhofft man sich in erster Linie den Druck von Organen wie dem Herz oder der Leber.

Die Vorteile des 3D Drucks in der Medizin

  • begünstigter Therapieverlauf durch millimetergenaue Passform von Implantaten
  • Automatisierung von häufig benötigten Anfertigungen wie Zahnkronen oder Hörprothesen
  • zukünftig leichtere und kostengünstige Herstellung von Prothesen und Implantaten, denn das bekannte Fräsen erfordert einen höheren Materialverbrauch und die Herstellungskosten betragen ebenfalls mehr
  • Lerneffekt für Chirurgen am 3D Modell
  • besseres Verständnis der Patienten und angenehmerer Verlauf zum Beispiel funktioniert der Druck von Zahnspangen ohne den unangenehmen Löffelabdruck
  • Präzise Vorbereitung vor schwierigen operativen Eingriffen
  • künftige Reduzierung von medizinischen Fehlern

Zukünftige Entwicklung der 3D Drucktechnik

Da es die Technik erst seit wenigen Jahren gibt, fehlen aktuell noch Langzeiterfahrungen um Erfolge in der Therapie von Patienten messen zu können.
Es bleibt abzuwarten wie sich der 3D Druck von menschlichen Stammzellen und Organen in der Zukunft entwickeln wird. Fest steht, dass die Forschung bereits große Schritte vorwärts macht. Wissenschaftler am Fraunhofer Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart haben bereits im Jahr 2018 daran gearbeitet Herzklappen mit Hilfe eines 3D Druckers herzustellen.

Weiterführende Literatur und Videos

  • Ilg, Julian: Systematische Eignungsanalyse zum Einsatz additiver Fertigungsverfahren: Anwendung am Beispiel der Medizintechnik (BestMasters) (2019)
  • Specht, Philip: Die 50 wichtigsten Themen der Digitalisierung: Künstliche Intelligenz, Blockchain, Robotik, Virtual Reality und vieles mehr verständlich erklärt (2018)
  • ETH News for Industry: 3D-Druck von weichen medizinischen Implantaten (Youtube)
  • 360°zahn MVZ für Zahnheilkunde, Kinder- Jugendzahnheilkunde und Kieferorthopädie: 3D Drucker beim Zahnarzt – Digitale Zahnmedizin – 360°zahn (Youtube)