3-D-Druck in der orthopädischen Chirurgie - neue Implantatdesigns

Die Zukunft der orthopädischen Chirurgie und Fortschritte bei Patienten, die die Auswirkungen von Arthritis, Frakturen und anderen Erkrankungen des Bewegungsapparates steuern, sind von ständigem Interesse. Von Stammzellen bis zu Gelenkersatz sind Chirurgen und Patienten gleichermaßen daran interessiert, was als nächster Fortschritt bevorsteht.

In jüngster Zeit hat sich die Entwicklung von kundenspezifischen und patientenspezifischen Werkzeugen und Implantaten zum Ziel gesetzt. Die Hoffnung ist, dass orthopädische Eingriffe besser geeignet sind und weniger auffällig für Menschen sind, die sich einem chirurgischen Eingriff unterziehen müssen.

Herstellung von Implantaten

Die Gesundheitsbranche ist stark auf die Herstellung angewiesen, um die verschiedenen in der gesamten medizinischen Berufe verwendeten Produkte zu liefern. Orthopäden setzen stark auf gefertigte Produkte, und Entwicklungen in der Fertigung haben die Orthopädie auf vielfältige Weise revolutioniert. Von der nichtchirurgischen Behandlung von Sportverletzungen, die mit benutzerdefinierten Zahnspangen aus Kohlefaser behandelt werden, bis zur chirurgischen Rekonstruktion von deformierten Gliedmaßen verwenden orthopädische Chirurgen viele verschiedene Materialien und Produkte, um ihren Patienten zu helfen.

Immer wenn es einen Fortschritt in der Fertigung gibt, sind orthopädische Chirurgen wahrscheinlich daran interessiert, wie sich dies auf ihre Arbeit auswirkt. Eine der jüngsten Änderungen in der Fertigung ist die Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie. Der dreidimensionale Druck hat die Art und Weise verändert, wie viele Branchen Produkte herstellen. Die Gesundheitsbranche unterscheidet sich nicht und viele Anwendungen der 3-D-Technologie werden für unterschiedliche Gesundheitsbedürfnisse hergestellt. In der orthopädischen Chirurgie, einer medizinischen Spezialität, die sich stark auf implantierbare Geräte stützt, war die 3-D-Drucktechnologie von großem Interesse.

3d Drucken

Der Hauptunterschied bei der 3-dimensionalen Fertigung ist, dass es sich um einen sogenannten "additiven Fertigungsprozess" handelt. Dies bedeutet, dass Implantate erstellt werden, indem Schicht für Schicht Material hinzugefügt wird, um ein dreidimensionales Produkt zu erstellen. Dies unterscheidet sich von einem "subtraktiven" Prozess, bei dem ein Materialblock in die gewünschte Form gebracht wird. Additive Manufacturing gibt es bereits seit einigen Jahren und in vielen Branchen, ist aber im Gesundheitswesen relativ neu.

Traditionell werden orthopädische Implantate in mehreren verschiedenen Größen entworfen. Wenn Sie beispielsweise einen Ersatz für die Hüfte bekommen, ähnlich wie bei einem Schuhgeschäft und Anprobieren verschiedener Größen von Standardschuhen, hätte Ihr orthopädischer Chirurg eine Vielzahl von Hüftimplantatoptionen, die für die meisten Menschen geeignet sind. Während diese Implantate oft gut funktionieren, gibt es Einschränkungen bei der Anzahl der Größen, und einige Menschen haben eine Anatomie, die sich nicht gut an eine bestimmte Standardgröße anpasst.

In der orthopädischen Chirurgie wurde der dreidimensionale Druck für eine Reihe verschiedener Anwendungen verwendet. Beispielsweise wurden Gelenkersatzimplantate speziell angefertigt. Einige dieser Implantate wurden bei üblichen chirurgischen Eingriffen wie Hüftersatz und Knieersatzoperationen eingesetzt.Darüber hinaus wurden Wirbelsäulenimplantate auch durch 3-dimensionale additive Fertigung entwickelt. Eine andere Anwendung war das Design von patientenspezifischen Instrumenten. In dieser Situation handelt es sich bei den tatsächlich verwendeten Implantaten um Standardgrößen. Die Instrumente, die Ihr Chirurg zur Vorbereitung auf das Implantat verwendet, sind jedoch maßgeschneidert. Schließlich wurde die additive Fertigung für das Design komplexer Implantate verwendet, die für schwere Deformitäten, Tumoroperationen und Situationen verwendet werden, in denen keine Standardimplantate für komplexe rekonstruktive Operationen verfügbar sind.

Kundenspezifische Implantate

Viele Patienten sind an benutzerdefinierten Implantaten interessiert. Sie möchten sicherstellen, dass die Implantate, die zum Zeitpunkt des Gelenkersatzes verwendet wurden, die richtige Größe für ihren Körper haben. Gegenwärtig ist es sehr ungewöhnlich, dass ein Chirurg tatsächlich einen maßgeschneiderten Gelenkersatz implantiert. Normalerweise wird, wenn Menschen von benutzerdefinierten Implantaten sprechen, tatsächlich ein Standardimplantat eingesetzt, und ein maßgeschneiderter Schnitt wird für ihre spezifische Anatomie entwickelt. Benutzerdefinierte Gelenkersatzteile, bei denen die Implantate tatsächlich speziell für den einzelnen Patienten entwickelt werden, sind derzeit keine Standardoperation.

Der potenzielle Vorteil eines echten Implantats, bei dem die implantierte Prothese speziell für einen einzelnen Patienten entwickelt wurde, ist die Fähigkeit, die normalen Mechaniken eines Gelenks zu replizieren. Es gibt Situationen, in denen ein Implantat mit Standardgröße etwas zu lang, etwas zu kurz, etwas zu breit oder ein bisschen zu eng sein kann. Bei den meisten Patienten kann Ihr Chirurg die subtilen Schwankungen ausgleichen, aber in manchen Situationen haben Menschen eine ungewöhnliche Anatomie, deren Anpassen an Standardimplantate schwierig sein kann. Durch das individuelle Implantatdesign kann Ihr Chirurg diese Variablen besser steuern.

An Knochen festhalten

Der andere Aspekt der additiven Fertigung, der für Ihren Chirurgen von Interesse ist, ist die Fähigkeit, Implantate zu entwerfen, die gut an dem umgebenden Knochen haften. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Implantat am Knochen zu befestigen. Die Verwendung von Schrauben und Drähten wird normalerweise für die Frakturbehandlung verwendet, bei der das Implantat nur bis zur Heilung der Fraktur dauern muss. Die Verwendung von Knochenzement ist üblich, hat jedoch abgenommen. Obwohl dies eine effektive Methode zur Sicherung eines Implantats ist, besteht die Gefahr, dass sich Implantate im Laufe der Zeit lösen. Eine der besten Möglichkeiten, ein Implantat am Knochen zu befestigen, besteht in der Verwendung von Implantaten mit einer porösen Beschichtung, in die der Knochen mit der Zeit wachsen kann.

Poröse beschichtete Implantate werden häufig bei Gelenkersatzoperationen verwendet, aber nicht alle Implantate können leicht mit einer porösen Beschichtung gestaltet werden. Der dreidimensionale Druck hat das Aufbringen einer porösen Beschichtung auf eine Vielzahl geometrischer Oberflächen möglich gemacht.

Ein Wort von DipHealth

Die Zukunft der Orthopädie wird zweifellos ganz anders aussehen als heute. Eines der spannenderen Bereiche ist die Entwicklung neuer Technologien zur Herstellung orthopädischer Implantate. Der dreidimensionale Druck ist eine Technologie, mit der kundenspezifische orthopädische Implantate entworfen werden, die derzeit für komplexe Rekonstruktionsoperationen verwendet werden. Im Laufe der Zeit kann die Verwendung des dreidimensionalen Druckens allgemeiner werden und breiter für orthopädische Standardoperationen verwendet werden.