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SJD Barcelona Children’s Hospital druckt anatomische Modelle für die Planung und Simulation komplexer Operationen in 3D

Das Krankenhaus SJD Barcelona Children’s Hospital, ein Pionier in der Erforschung und Umsetzung neuer Technologien, verwendet 3D-gedruckte anatomische Modelle für die Planung und Simulation von rund 200 Operationen pro Jahr. Mit BCN3D Epsilon W50 und Sigmax-Druckern wurden 3D-gedruckte Biomodelle eines Tumors, des umgebenden Schädels und der erforderlichen Implantate für eine Resektion erstellt. Wir sprechen mit den Radiologen, Onkologen, Ingenieuren und Chirurgen, die zum Erfolg dieses Falles beigetragen haben. 

Unabhängig vom Schweregrad einer Operation birgt jeder Eingriff seine eigenen Risiken und Vorschriften. Im privaten, gemeinnützigen SJD Barcelona Children’s Hospital in Barcelona trägt der 3D-Druck dazu bei, die Bedürfnisse von Kindern und Müttern bei rund 200 Operationen pro Jahr zu erfüllen. Wir haben das Team aus Chirurgen, Ingenieuren und anderen Fachleuten besucht, um einen konkreten Fall zu besprechen, bei dem ein Biomodell für einen onkologischen Fall für die 3D-Planung und die Operation selbst verwendet wurde. Wir verfolgen den Fall von den ersten Eindrücken des Radiologen bis zum Ergebnis für den Patienten selbst. 

Eintreten in das SJD Barcelona Children’s Hospital

Das SJD Barcelona Children’s Hospital, die Nummer 3 in Europa und die Nummer 1 in Spanien in der Kinderheilkunde, ist gleichzeitig ein Universitätskrankenhaus, das Forschung, Innovation und Bildung betreibt. Mit Korridoren mit Tiermotiven, interaktiven Stücken und Live-Musik in der Rezeption ist alles darauf ausgerichtet, den Patienten so viel Ruhe wie möglich zu bieten. 

SJD Barcelona Children's Hospital

Das exponentielle Wachstum des 3D-Drucks

Die 3D-Planung und der 3D-Druck hielten im Jahr 2013 Einzug im krankenhaus, nachdem Dr. Lucas Krauel ausdrücklich ein Biomodell zur Ergänzung der Planung eines komplizierten onkologischen Falls angefordert hatte. Von da an breitete sich die Nutzung dieser Technologie exponentiell aus und führte zur Gründung einer multidisziplinären Gruppe. 

„Heute haben wir mehr als 200 Operationen mit 3D-Druck geplant und 9 verschiedene Fachbereiche profitieren von dieser Technologie“. – Arnau Valls, Innovationsingenieur und technischer Leiter der 3D-Druckabteilung des SJD Barcelona Children’s Hospital.

Die 3D-Einheit des SJD Barcelona Children’s Hospital, das  3DForHealth-Labor, wurde dann 2016 dank der Arbeit von Radiologen, Chirurgen, Ingenieure sowie Finanz- und Simulationsexperten. Es ermöglicht die 3D-Planung, virtuelle Simulation und Erstellung von 3D-gedruckten anatomischen Modellen und Schnitt- und Positionierungshilfen, die für komplexe Operationen und maßgeschneiderte Implantate benötigt werden, und deckt damit den Bedarf aller pädiatrischen Fachbereiche ab. Die Aktivitäten umfassen eine breite Basis von Ausbildung, F&E-Projekten für neue Geräte, die Entwicklung von Simulatoren für spezifische Bedürfnisse und vieles mehr. Diese 3D-Einheit ist die erste in Spanien, die von der Generalitat de Catalunya für die Qualität ihres internen Drucks ausgezeichnet wurde. 

3D printed anatomical models

Der vorliegende Fall

Bei diesem Patienten war bereits eine Operation durchgeführt worden, bei der das linke Auge entfernt wurde. Aufgrund einer Prädisposition für die Entwicklung anderer Tumore und trotz einer dreimonatigen Strahlen- und Chemotherapie blieb ein Tumor im Zentrum des rechten Kieferknochens zurück. Da die Chemotherapie bei dieser Art von Tumoren nicht so wirksam ist, war eine vollständige Resektion unerlässlich.  

Natürlich gibt es bei einer komplexen Operation wie dieser eine Reihe von Schlüsselfaktoren, die berücksichtigt werden müssen. Erstens war der betroffene Bereich das Gesicht, ein offensichtlich wichtiger Teil der Identität des Patienten. Zweitens handelt es sich um ein heranwachsendes Kind; das Team musste die Wachstumsstadien des Skeletts berücksichtigen, die folgen würden. Die Tatsache, dass der Patient sein linkes Auge verloren hatte, bedeutete, dass sein rechtes Auge und seine Sehkraft unbedingt erhalten werden mussten.

Der Weg zur Resektion 

In kollektiver Zusammenarbeit aller Fachrichtungen, insbesondere Onkologie und Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, begann der Prozess mit dem Einsatz bildgebender Verfahren durch Radiologen, die Tests durchführten (CT-Scan und MRI), um sowohl die beste Diagnose als auch die am besten zu befolgenden Protokolle zu finden. Die Ergebnisse wurden dann zusammen mit den bereits vorhandenen Informationen über diese Art von Tumor zusammengestellt. Diese Phase ist nicht nur für die Bewertung und Vorhersage des Falles von entscheidender Bedeutung, sondern spielt auch bei der Planung der ästhetischen Aspekte eine Rolle.

Process of creating 3D anatomical models

Als Nächstes kamen die Radiologen, Chirurgen und 3D-Druckingenieure zusammen, um zu entscheiden, welche Aspekte gedruckt werden sollten, um zu entscheiden, welche Aspekte gedruckt werden sollten, die gewählte Segmentierung in der CAD-Datei zu erstellen und mit der 3D-Planung und Simulation zu beginnen. Hier entschied die Gruppe, dass es am besten sei, verschiedene Teile des Schädels und den Tumor selbst zu drucken. Auch die Prototypen der Titanplatten, die eingesetzt werden sollten, wurden in 3D gedruckt.

3D printed anatomical models

Das ABS der BASF wurde ausgewählt, um die Farbe und Anatomie der Knochen nachzubilden. Diese Biomodelle dienen als Anschauungsmaterial, um die anatomischen Beziehungen zwischen dem Tumor und den Bereichen des Schädels darzustellen. Das SJD-Team hat sich für BCN3D-Drucker entschieden, weil sie realistische Druckergebnisse liefern und das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. 

Dank dieser 3D-gedruckten Teile können die Ärzte überprüfen, ob die Implantate dem Patienten passen. Im Rahmen einer strengen Qualitätskontrolle können sie auch die Operation selbst simulieren, die Grenzen der Einschnitte für die Operation festlegen und die erforderlichen Schnitte üben. 

Am Tag der Operation selbst können sowohl die Bilder als auch die physischen Biomodelle als Referenz in Reichweite sein. Dieses geplante Ergebnis gibt den Ärzten einen Anhaltspunkt für ihre Arbeit und gibt ihnen zusätzliche Sicherheit.

Biomodels in the surgery

„Der 3D-Druck hat uns geholfen, mögliche Nachoperationen zu vermeiden und die Qualität sowohl für den Patienten als auch für den chirurgischen Prozess zu verbessern.“ – Dr. Adaia Valls, Kiefer- und Gesichtschirurgin am SJD Barcelona Children’s Hospital. 

Family of the patient

„Die Wahrheit ist, dass es anfangs ein wenig kompliziert war, weil es das Gesicht betrifft. Wir haben uns gefragt, ob es viele Narben geben würde … aber die Operation ist wirklich gut verlaufen und die Narben sind minimal. Von hier an machen wir weiter und folgen dem markierten Protokoll.“ – Klever, Vater der Patientin. 

Der reibungslose Ablauf dieser Operation und die Rückmeldung des Patienten selbst sind ein Zeugnis für das Team des SJD Barcelona Children’s Hospital. Der 3D-Druck spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung immer genauerer medizinischer Modelle; das  3DForHealth-Labor wird zusammen mit der Kombination neuer Technologien die Erstellung von patienten- und chirurgiespezifischen Führungs- und Positionierungsinstrumenten weiter verbessern. Darüber hinaus will das Team durch die Erforschung von mechanischen Eigenschaften, Farben und Texturen lebendes Gewebe besser nachahmen. Ein weiterer Entwicklungsbereich ist das Bioprinting, bei dem gedruckte Teile als Lösung direkt für den Patienten dienen, sowie 3D-gedruckte pharmazeutische Produkte, die personalisiert werden können. Es ist klar, dass der 3D-Druck hat einen Einfluss auf die Art und Weise, wie wir die Medizin angehen, und wird dies auch weiterhin tun. 

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