Home Forschung & Bildung Forscher entwickeln kostengünstigen Wirbelsäulenchirurgie-Simulator im 3D-Druckverfahren

Forscher entwickeln kostengünstigen Wirbelsäulenchirurgie-Simulator im 3D-Druckverfahren

Forscher der Mayo Clinic, des Georgia Institute of Technology und der Medical University of South Carolina haben einen kostengünstigen Wirbelsäulenchirurgie-Simulator im 3D-Druckverfahren hergestellt.

Hierzu wurde eine Studie durchgeführt, die das Bewusstsein für den Mangel an aktuellen chirurgischen Trainingsalternativen schaffen soll, da herkömmliche Methoden derzeit unbequem, unzugänglich und nicht mit intraoperativen Neuromonitoring-Systemen (IONM) kompatibel sind.

Das Lateral Access Training Model (LATM) soll hier eine kostengünstige Alternative bieten. Das Modell besteht aus 3D-gedruckten Lendenwirbeln, die auf anatomische Genauigkeit geprüft wurden.

Verbesserung der Wirbelsäulenchirurgie

AM wird bereits in den meisten Untersektoren der Medizin verwendet. Für die Chirurgie könnte diese jedoch besonders große Erfolge mit sich bringen, da u.A. Wirbelsäulenoperationen und -behandlungen großes Potential haben verbessert werden zu können.

Im Bezug auf die Behandlung haben Forscher der Universität von Minnesota ein 3D-gedrucktes Gerüst mit lebenden Zellen entwickelt, das bei Rückenmarksverletzungen den Patienten eine gewisse Funktion wiedergeben könnte. Andernorts haben Forscher der Universität von Kalifornien in San Diego erfolgreich ein zwei Millimeter großes Ruckenmarksimplantat für Ratten mit Rückenmarksverletzungen 3D-gedruckt. Matricelf, ein Unternehmen für regenerative Medizin, hat kürzlich ebenfalls ein Rückenmarksimplantat vorgestellt, das gelähmten Mäusen das gehen wieder ermöglichte.

Um Chirurgen mehr Sicherheit bei Wirbelsäuleneingriffen zu geben, hat das Orthopädie-Implantatunternehmen 4WEB Medical das eigenständige 3D-gedruckte Anterior Spin Truss System entwickelt. Zeitgleich hat Orthofix Medical, ein Entwickler von 3D-gedruckten orthopädischen Geräten, sein FORZA Ti PLIF Spacer System entwickelt, das für Operationen im Rahmen der posterioren lumbalen interkorporellen Fusion eingesetzt werden kann.

Der 3D-gedruckte LATM

Durch die minimalinvasive laterale lumbale interkorporelle Fusion (LLIF) wird ein minimalinvasiver Zugang für die indirekte Nervendekompression und die Korrektur von degenerativen Deformitäten der Lendenwirbelsäule geschaffen. Dadurch werden Herausforderungen und Risiken herkömmlicher Verfahren minimiert und es besteht eine geringere Gefahr für den Patienten. Bedient werden, kann dieses System jedoch nur von einem spezialisiertem Team mit fortschrittlicher Ausrüstung, was durch die derzeitegen Ausbildungsmodelle und Kadaverlabore schlichtweg nicht möglich ist. Zusätzlich sind diese unbequem, unzugänglich und teuer.

Hier wurde zur Verdeutlichung des Mangels an Ausbildungsalternativen eine Studie durchgeführt, in dessen Zuge ein vollständig synthetischer und kostengünstiger Proof-of-Concept-Simulator für die seitliche Lendenwirbelsäule entwickelt wurde.

Der LATM besteht aus einem Torsogehäuse, einem Wirbelsäulenmodul und einer IONM-Funktion und verfügt über funktionsfähige 3D-gedruckte ABS-Lendenwirbel. Der Vorteil der Verwendung von 3D-gedrucktem ABS ist, dass es sich gut mit Wirbelsäuleninstrumenten kombinieren lässt, so die Forscher.

Die einzelnen Wirbel und das Becken werden mit einem flexiblen Polymerschlauch gesichert, der im Wirbelsäulenkanal eingebettet ist. Ebenfalls im Wirbelsäulenkanal sind der Wangensack und das Nervengewebe. Durch die Stützstruktur in diesem Bereich wird die Funktionsfähigkeit des Modells nicht beeinträchtigt, da der Wirbelkanal während der LLIF niemals verletzt werden darf.

Abgerundet wird der Simulator druch einen neuartigen Neuromonitoring-Simulationsalgorithmus, der zur vorbereitung junger Chirurgen auf neurologische Komplikationen, dient.

Die zu Beginn befragten Experten, unter denen sich eine Auswahl von Neurochirurgen, Ingenieuren, Krankenschwestern und Industriepartnern befanden, äußerten sich alle zuversichtlich und positiv über den LATM und sehen ihn als einen ersten Schritt in Richtung einer zuversichtlichen und angemessenen Grundausbildung für die laterale Lendenwirbelsäule. Obwohl noch einige anatomische Merkmale fehlen, bietet der Simulator neuartige Trainingsmöglichkeiten für chirurgische Eingriffe an der seitlichen Lendenwirbelsäule und bildet gleichzeitig die Grundlage für künftige Modelle, auf denen aufgebaut werden kann.

Laut dem Team könnten künftige Iterationen die Zukunft der individualisierten Medizin beeinflussen, indem sie kostengünstige, realistische und anpassbare Modelle zur Verfügung stellen und in der Folge zu einer erhöhten Patientensicherheit und besseren chirurgischen Ergebnissen führen.

Die vollständige Arbeit finden Sie hier.

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