Herz aus dem 3D-Drucker vereinfacht Herzchirurgie
Wegen der Vielzahl an Herz-Kreislauf-Erkrankungen werden Wege zur Verbesserung der Patientensicherheit immer wichtiger. So entwickelte das EU-finanzierte Projekt MedicalPhant einen 3D-Simulator, der Herz und Pathologie des Patienten genau replizieren kann. Das multidisziplinäre Projekt war ein Kooperationsvorhaben zwischen dem Unternehmen Valida Innovation, der Polytechnischen Universität Valencia, dem La Fe-Krankenhaus und dem angegliederten Forschungsinstitut. Die Innovation hinter MedicalPhant Das von MedicalPhant entwickelte Modell repliziert aus Ultraschall-, CT- und MRT-Daten (Computer- bzw. Kernspintomographie) die physischen und mechanischen Eigenschaften des Herzens originalgetreu und erstellt ein patientenspezifisches Modell der äußeren und inneren Gefäße, sodass klinische Komplikationen simuliert werden können. Das 3D-gedruckte Herzmodell wird dann an eine Maschine gekoppelt, welche die Bedingungen im menschlichen Körper wie Blutdruck, Blutfluss, Temperatur und Herzschlag reproduziert. Sind alle Parameter eingestellt, können die Ärzte sehen, wie sich das Herzmodell des Patienten verhält, und ob die gewählte Methode das richtige Ergebnis bringt. José María García, CEO des Unternehmens Valida Innovation, erklärt: „Das Herzmodell verhält sich der klinischen Situation des Patienten sehr ähnlich und kann vom Chirurgen vor Beginn der eigentlichen Operation mehrmals analysiert und verändert werden.“ Dieser kann sogar jene Bedingungen replizieren, in denen er die Ursache der Störung vermutet, und er kann eine Prognose zum Erfolg der OP abgeben. Inzwischen wurde der Prototyp des Simulators in realen Fallstudien der kardiovaskulären Chirurgie validiert, indem vor dem Eingriff die diagnostische Kapazität ermittelt wurde. Mit dem Modell MedicalPhant belegte das Wissenschaftlerteam, dass es möglich ist, das Ergebnis einer Herzklappenoperation zu verifizieren, indem die Neupositionierung der Segelklappe simuliert und die Klappenfunktion unter realen Kreislauf- und Druckbedingungen getestet wird. In ähnlicher Weise können mit dem 3D-Modell Komplikationen durch krankhafte Fisteln nach Austausch der Herzklappe prognostiziert werden. Solche Komplikationen können die Lebensqualität nach einer Operation deutlich einschränken. Mit dem Modell MedicalPhant kann die Auswahl der Implantate optimiert werden, um die Komplikation zu beseitigen und damit die Klappenfunktion wiederherzustellen. Alle Aspekte in einem einzigen 3D-Modell integriert MedicalPhant war ein sehr erfolgreiches und anspruchsvolles Projekt, das Expertise aus verschiedenen Bereichen wie medizinischer Bildgebung, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Werkstofftechnik und komplexem 3D-Druck vereinte. Die Partner mussten die empfindliche Anatomie der Herzklappen reproduzieren, was auch mit modernsten Bildgebungssystemen noch immer schwierig ist. José María García enthüllt, dass „wir bei jeder individuellen Technologie über die bisherigen Grenzen hinausdenken mussten, um alle Aspekte in ein einziges Modell zu integrieren.“ Die Vorteile jedoch, die ein Modell des Herzgewebes vor dem eigentlichen chirurgischen Eingriff bietet, liegen auf der Hand: „Durch unseren Ansatz kann sich das Operationsteam besser vorbereiten und damit Gefahr für das Leben des Patienten wie auch Risiken hinsichtlich Komplikationen und Kosten vermeiden“, betont García. Das Unternehmen bereitet nun die industrielle Fertigung des Modellprototypen vor, bevor der 3D-Simulator auf den Markt kommen soll. Vorgesehen ist eine große klinische Studie mit mehreren führenden europäischen Herzzentren und Einrichtungen für die Zertifizierung medizintechnischer Produkte. Entscheidend für den künftigen Erfolg der innovativen 3D-Drucktechnik von MedicalPhant ist es, den Herz-Kreislauf-Patienten die Vorteile einer 3D-Rekonstruktion ihres Herzens im Vergleich zu einem 2D-Graustufenbild zu verdeutlichen.
Schlüsselbegriffe
MedicalPhant, Simulator, Herzchirurgie, 3D-Druck, 3D-Modell, Herzklappe, klinische Studie
