Die Integration von digitalen Zwillingen, CAD-, PLM- und Zertifizierungstechnologien ebnet den Weg für zukünftige Fortschritte bei personalisierten medizinischen Produkten
In einem bahnbrechenden Gemeinschaftsprojekt hat ein Expertenteam des Tel Aviv Medical Center, von PTC und Hexagon ein vollständig patientenspezifisches Scapula-Implantat für eine 16-jährige Krebspatientin geschaffen.
Das Team nutzte modernste additive Fertigung und medizinische Bildgebung, um ein Scapula-Implantat aus Titan zu entwerfen und herzustellen, das exakt auf die Anatomie der Patientin zugeschnitten ist.
Die Experten führten eine 3D-Segmentierung des Tumors und des umgebenden Knochens durch, um eine effektive Rekonstruktion zu ermöglichen. Ein digitaler Zwilling des anatomischen Modells wurde erstellt und im Maßstab 1:1 gedruckt, um die präoperative Planung zu unterstützen und die Resektionsränder abzugrenzen. Gleichzeitig wurde mit der Software Creo von PTC ein modernes, individuelles 3D-gedrucktes Implantat entworfen, um die verbleibenden Muskelstümpfe zu verankern und die glenohumeralen und akromioklavikulären Gelenke zu rekonstruieren.
Die Operation verlief planmäßig, das personalisierte Implantat passte nahtlos und die Patientin gewann innerhalb weniger Tage ihre Beweglichkeit zurück.
Zu den wesentlichen Anforderungen und Herausforderungen zählten:
• Das ursprüngliche anatomische Volumen, die Form und Kinematik der Patientin beibehalten
• Die mechanischen Eigenschaften des Implantats optimieren bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung
• Einen optimalen Satz an Verankerungspunkten für die Muskelbefestigung bereitstellen
• Eine fortschrittliche Gitterstruktur umsetzen, um das Einwachsen von Bindegewebe und Muskeln zu erleichtern und durch Nutzung von Creo Design for Metal Additive Manufacturing Abstützungen und Verzerrungen vermeiden
• Minimale Oberflächen für eine reibungslose Gelenkkinematik einführen
• Das Nutzen fortschrittlicher mechanischer Simulationen zur Überprüfung der Belastbarkeit des Implantats für Schulter- und Armbewegungen
• Das Gewährleisten der Herstellbarkeit und die Reduzierung gedruckter Proben des Implantats durch den Einsatz von Hexagons Simufact Additive zur Simulation und Kompensation der thermomechanischen Prozesse, die die Teile beim Druck verformen
• Das Überprüfen der erfolgreichen Druckqualität für die Zertifizierung durch den Einsatz von Hexagons VGSTUDIO MAX zur Verarbeitung der CT-Scandaten und zur Qualitätsprüfung der komplexen Struktur und der Eigenschaften des gedruckten Metalls
Eine neue Ära in der personalisierten Medizin
Die Integration von digitalen Zwillingen, CAD-, PLM- und Zertifizierungstechnologien ebnet den Weg für künftige Fortschritte bei maßgeschneiderten medizinischen Produkten. Die Zusammenarbeit zwischen dem Tel Aviv Medical Center, PTC und Hexagon ist ein neuer Meilenstein, bei dem Ingenieurtechnik auf personalisierte Medizin trifft.
„Bioaktive gedruckte Implantate sind die Zukunft der Implantate! Die Entwicklung komplexer implantierbarer gedruckter Materialien in Verbindung mit leistungsfähiger additiver Fertigungs- und Simulationssoftware ermöglicht es uns, intelligente Implantate in die Welt der Chirurgie einzuführen. Diese Implantate interagieren mit dem Gewebe, um ihren Fortbestand im Körper zu optimieren, eine perfekte Passform zu gewährleisten und das Gewebewachstum zu fördern“, so Dr. Solomon Dadia, Leiter der Abteilung für chirurgische Innovation und 3D-Druck, Tel Aviv Sourasky Medical Center. „Diese Fortschritte markieren eine neue Ära in der personalisierten Medizin.“
Über die Beteiligten
• Das Tel Aviv Medical Center ist führend in der patientenzentrierten Pflege und leistet Pionierarbeit bei neuen medizinischen Techniken.
• PTC ist auf die digitale Transformation spezialisiert und ermöglicht mit seiner Creo-Software technische Innovationen.
• Hexagon treibt fortschrittliche digitale Fertigungslösungen voran und gewährleistet die sichere Zertifizierung medizinischer Implantate durch Optimierung der Fertigungsprozesse, Validierung und Qualitätssicherung.
