3D-gedruckte Implantate zur Defektrekonstruktion bei Patienten mit Brustwandtumoren

Ein Patient mit einer Tumorläsion der Brustwand wird einem CT-Scan mit einer Schrittweite von weniger als 1 mm unterzogen, dann entwerfen Ingenieure ein individuelles Modell, um den Defekt zu ersetzen. Mit einem 3D-Drucker wird anhand der anthropometrischen Daten des Patienten ein Modell hergestellt.

Die Herstellung erfolgt durch 3D-Druck auf einem Titanlegierungspulver, das für die Herstellung medizinischer Implantate zertifiziert ist. Die verwendete Technologie ist eine Art SLS (Selective Laser Sintering)-Technologie, schichtweises Laserschmelzen von Metall-Pulver-Zusammensetzungen. Der Druckprozess beginnt mit der Aufteilung des digitalen 3D-Modells des Produkts in Schichten mit einer Dicke von 20 bis 100 Mikrometern, um ein 2D-Abbild jeder Schicht des Produkts (Schnitt) zu erstellen. Das Industriestandardformat ist STL-Datei (Stereolithographie). Diese Datei gelangt in eine spezielle Maschinensoftware, wo die Informationen analysiert und mit den technischen Möglichkeiten der Maschine verglichen werden. Basierend auf den erhaltenen Daten wird ein Produktionszyklus des Baus gestartet, der aus vielen Zyklen des Baus einzelner Schichten des Produkts besteht.

Der Zyklus zum Aufbau einer Schicht (Schnitt) besteht aus typischen Operationen:

• Aufbringen einer Pulverschicht einer gegebenen Dicke auf die Bauplatte;
• Scannen des Abschnitts der Produktschicht durch einen Laserstrahl. Der Laserstrahl ist eine Wärmequelle, unter deren Einfluss die Partikel des Materials entlang des Profils des Modellabschnitts gesintert werden;
• Absenken der Plattform in die Tiefe des Bauschachts um einen Betrag, der der Dicke der Bauschicht entspricht.

Der Prozess des Bauens von Produkten findet in der SLM-Kammer (Selective Laser Melting) der Maschine statt, die mit einem Inertgas Argon gefüllt ist. Nach dem Bau wird das Produkt aus der Druckerkammer entfernt und zur Wärmebehandlung und zum Glühen geschickt, um innere Spannungen abzubauen und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Nach dem Glühen wird das Produkt von der Plattform getrennt und einer Endbearbeitung unterzogen, die verschiedene Bearbeitungsarten kombiniert. Die letzten Phasen des technologischen Prozesses sind die Produktreinigung und die technische Qualitätskontrolle.

Die präoperative Vorbereitung dauert durchschnittlich 14-21 Tage. Die nächste Stufe ist die chirurgische Behandlung in Höhe der Resektion der Brustwand mit plastischem Defekt mit einem individuellen Titanimplantat. In allen Fällen wird das Titangerüst durch eine Platte aus synthetischem Polyester (Dacron) von der Pleurahöhle getrennt, um die Entstehung von Lungenhernien abzudichten und zu verhindern. Zu den Vorteilen von Titan-Einzelimplantaten gehört die genaue Anpassung des Implantats an die Größe und Eigenschaften des Defekts, die individuelle Modellierung ermöglicht es Ihnen, die anatomischen Merkmale des Patienten zu wiederholen. Diese Methode hilft, die ursprüngliche Form der Brust und vor allem eine symmetrische, relativ gesunde Hälfte wiederherzustellen. Mit Hilfe von Titan werden auf Basis von 3D-Modellierung individualisierte Prothesen hergestellt, die das Auftreten von Komplikationen reduzieren, die Rehabilitation beschleunigen und die Lebensqualität von Patienten mit Tumorläsionen der Brustwand verbessern werden. Die postoperative Phase dauert 15-30 Tage.