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© Peter Pulkowski
Das am Computer erstellte dreidimensionale Modell eines rekonstruierten Kiefers dient als Ausgangsbasis für das individuelle Patientenmodell aus dem 3D-Drucker., Universitätsmedizin Mainz
 
Zahnheilkunde 26. März 2015

Nicht geklont, aber rekonstruiert

Zahnmediziner der Universitätsmedizin Mainz nutzen einen neuen 3D-Drucker für exakte patientenspezifische Modelle.

In der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Universitätsmedizin Mainz entstehen individuelle dreidimensionale Patientenmodelle aus dem eigenen 3D-Drucker, die selbst kleinste anatomische Strukturen, wie fein verästeltes Knochengewebe, abbilden. Anhand dieser Modelle können die Mediziner nun beispielsweise durch Tumorleiden bedingte Kiefer-, Kopf- oder Gesichtsrekonstruktionen operativ besser planen und Transplantate präziser anpassen.

Das neuartige Vorgehen optimiert die individualisierte Medizin in der MKG-Chirurgie und hat sowohl für die Patienten als auch für die Mediziner Vorteile: Die Operateure kennen ihr Operationsfeld bereits und können dank optimierter Planung und vorgefertigter Schablonen quasi originalgetreu arbeiten.

Dadurch reduziert sich die Operations- und Narkosezeit für den Patienten, seine Genesung beschleunigt sich und Funktion und Ästhetik verbessern sich. Zudem schont das Verfahren Knochensubstanz, umliegendes Gewebe und Zahnfleisch. Es ist für jede Patientengruppe anwendbar, jedoch insbesondere für Fehlbildungschirurgie und Kieferdefekte geeignet.

Technische Revolution

Zunächst nur für die Entwicklung von Prototypen eingesetzt, findet der 3D-Druck inzwischen auch in der Serienfertigung Anwendung. Auch für den medizinischen Bereich bietet er herausragende Einsatzmöglichkeiten und birgt die Chance auf völlig neuartige Behandlungsmethoden. Basierend auf Aufnahmen aus medizinischen Bildgebungsverfahren wie der CT, Röntgen oder MRT lassen sich exakte patientenspezifische Modelle und damit exakte Schablonen erstellen und dreidimensional drucken: Bei einer Kieferrekonstruktion, bei der ein Stück des Wadenbeins entfernt wird, um die Lücke im Kiefer zu schließen, druckt der 3D-Drucker ein detailgetreues Modell des Kiefers und des Wadenbeins. Daran kann der behandelnde Arzt die Operation im Vorfeld gedanklich detailgetreu durchspielen.

Direkt vor Ort angewendet, bringt der Einsatz dieser revolutionären Technik zudem zeitliche Vorteile: Die Mediziner der Klinik für MKG-Chirurgie der Universitätsmedizin Mainz können mittels ihres neue eigenen 3D-Druckers nun bereits innerhalb von vier Tagen eine Defektrekonstruktion planen. Bislang benötigten solche Verfahren durch die Zusammenarbeit mit externen Unternehmen in der Regel mehrere Wochen.

Wissenschaftlich interessant ist die 3D-Drucktechnik zudem für den Bereich regenerative Medizin. Noch stellt die Wechselwirkung von künstlichen Implantaten mit dem menschlichen Körper für fast alle chirurgischen Disziplinen eine große Herausforderung dar. Denn sowohl eine zu schwache oder fehlende Anhaftung der Implantate als auch Abwehrreaktionen des Körpers können den Behandlungserfolg von künstlichen Gelenken, Herzschrittmachern, Gefäßprothesen oder von Zahnersatz beeinträchtigen.

Univ.-Prof. Dr. Bilal Al-Nawas, Sprecher des Forschungsschwerpunkts „BiomaTiCS – Biomaterials, Tissues and Cells in Science“ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und leitender Oberarzt der Klinik für MKG-Chirurgie und plastische Operationen, freut sich, dass mit dem Einsatz des 3D-Druckverfahrens viele Mosaiksteine aus der Forschung zum Wohle des Patienten zusammenfließen: „Hier gelingt uns der Brückenschlag zwischen Forschung und Anwendung: Der 3D-Drucker ermöglicht uns einerseits kurzfristige und exakte Rekonstruktionsplanungen für unsere Patienten, andererseits ist es die Verbindung zu anderen BiomaTiCS- Arbeitsgruppen im Bestreben innovative Baumaterialien für Implantationen und Rekonstruktionen herzustellen.“

Eigene Arbeitsgruppe

An der Universitätsmedizin Mainz hat sich in den vergangenen Jahren eine Reihe von Arbeitsgruppen klinisch und wissenschaftlich tätiger Chirurgen etabliert, die sich in interdisziplinären und translationalen Projekten mit der Interaktion von Geweben und Zellen mit körperfremden Materialien befassen. Gemeinsam mit den Materialwissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung, dem Institut für Angewandte Struktur und Mikroanalytik und dem Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie erforschen sie im Rahmen von „BiomaTiCS – Biomaterials, Tissues and Cells in Science“ anwendungsorientiert den funktionellen Einsatz, die Geweberegeneration und responsive Systeme.

Universitätsklinik Mainz

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