07505 3D-Modelldruck in der radiologischen Bildgebung
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Die Erstellung von künstlichen Modellen mit einem 3D-Drucker, zum Beispiel als Biomodellierung, zählt als Teilbereich der Medizin zu einer neuen medizinischen und wissenschaftlichen Spezialisierung, die sich mit der Nachbildung anatomischer Strukturen und ihren Eigenschaften beschäftigt. Bekannte Anwendungsbereiche sind die medizinische Aus- und Weiterbildung von Ärzten, aber auch die Entwicklung medizinischer Bio-Ersatzteile.
Bevor 3D-Modelle gedruckt werden können, ist ein komplexer Segmentierungsprozess erforderlich, der durch das medizinische Fachpersonal in Handarbeit durchgeführt werden muss. Zunehmende Algorithmen aus der künstlichen Intelligenz (KI) unterstützen den Radiologen bei der Segmentierung komplexer anatomischer 3D-Strukturen.
Der Beitrag bietet einen Überblick über den Nutzen und die technische Durchführung von 3D-Modelldruck in der Radiologie und über mehrere Anwendungsfälle. von: |
1 Anwendungsgebiete
Bei der Betrachtung des 3D-Drucks konzemtriert man sich zunächst auf 3D-Druckmodelle, die keine Medizinprodukte im Sinne einer Verwendung am Patienten sind (sogenannte Eigenherstellungen). Die Eigenherstellung von in 3D gedruckten Medizinprodukten verlangt nämlich die Einhaltung und Umsetzung hoher regulatorischer Anforderungen aus dem Bereich des Medizinprodukterechts und ist den strengen Anforderungen der Herstellung von Implantaten gleichzusetzen [1]. Die Betrachtungen beschränken sich daher auf die Modellerstellung von anatomischen Modellen ohne Anwendung am Patienten.
Typische Anwendungsgebiete für den 3D-Druck sind:
| • | Knochenmodelle für die Orthopädie/Unfallchirurgie |
| • | Plastische Modelle für Neurochirurgie |
| • | Volumenmodelle für die Herzchirurgie |
| • | Volumenmodelle für die Gefäßchirurgie |
| • | Volumenmodelle für die Visceralchirurgie |
| • | Plastische Modelle für die Mund-, Kiefer,- und Gesichtschirurgie |
| • | Plastische Modelle in der Dentalchirurgie |
2 Technisches Verfahren
Bei der Anwendung des Drucks von 3D-Modellen in der Radiologie/Kardiologie hat sich das additive Verfahren bei den 3D-Druckern durchgesetzt. Additive Manufacturing (AM) wurde von der ASTM (2012) als „a process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies” definiert [2]. Additive 3D-Druckverfahren erzeugen die Geometrie durch Hinzufügen, Auftragen und Ablagern von Material durch physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse des Druckwerkstoffs.
