3D-Druck von Strukturen mit definierter Steifigkeit

Seit 1992 arbeitet der Lehrstuhl auf dem Gebiet der 3D-Drucktechnik im Rahmen mehrer Doktorarbeiten. Das Augsburger Unternehmen VoxelJet ist eine Ausgründung des Lehrstuhls. Seit 1997 wurde mit dem MKG-Chirurgen Professor Bier† (Charité) die Stereolithographie für die Planung von Cranioplastiken eingesetzt. Seit Ende der 1990er Jahre wurde in Kooperation mit dem MKG-Chirurgen Professor Zeilhofer (Basel) und dem Herzchirurgen PD Dr. Sodian (LMU, München) auch das Thema des Tissue Engineerings mit gedruckten Scaffolds untersucht. Ab 2005 wurden patientenindividuelle Modell von Organen wie Herz, Leber und Bauchspeicheldrüse mit Gefäßen und Tumoren erstellt. Dabei wurden nicht nur steife sondern auch auch flexible Modelle gedruckt. Die variable Steifigkeit wurde jedoch fast ausschließlich durch den Herstellungsprozess und nicht durch die Struktur der Modelle erreicht. Aktuelle Arbeiten befassen sich mit der gezielten Herstellung definierter Steifigkeiten durch die Struktur der Modelle. 

Patientenindividuelle Knochenmodelle (hart, STL-Verfahren, 1997)

In Kooperation mit Andreas Gebhart wurden die ersten Cranioplastiken für Berlin gefertigt.

Patientenindividuelle gedruckte Scaffold-Matrix (hart, Laser-Sintern, 2003)

Basierend auf der 3D-Drucktechnik des Lehrstuhls wurden die Gerüste für das Ansiedeln von Zellen für das Tissue-Engineering realisiert. Im Bild ein Unterkiefersegment.

Patientenindividuelle Gesichtsmodelle (weich, 3D-Druck, 2006)

Als Ausbildungsphantome und Kalibrationsphantome für die computergestützte Chirurgie wurden mit sehr hoher Abbildungstreue Schädelmodelle mit weicher Hautoberfläche angefertigt, die direkt aus Patientenbilddaten erzeugt wurden.

Patientenindividuelle Lebermodelle (weich, präpariert 3D-Druck, 2007)

Zur Planung von Lebereingriffen wurden Modelle der Leber angefertigt, bei denen man die Lage der Tumore relativ zu den Gefäßen gut erkennen kann.

Patientenindividueller Gefässbaum (hart, präpariert 3D-Druck, 2006)

In diesem Bild sind nur der Gefäßbaum und die Tumore dargestellt.

Patientenindividuelles Herzmodell (weich, 3D-Druck, 2007)

Zur Vorbereitung von Operationen in der Kinder-Herzchirurgie wurden mit Frau Professor Daebritz und PD Dr. Ralf Sodian Modelle der Herzen der Kinder gedruckt. Diese sind hohl und bilden auch die inneren Strukturen gut ab.

Patientenindividuelles Herzmodell (hohl, hart, 3D-Druck, 2008)

Um die optimale Lage und Größe von Stents und Crafts für ein individuelles Herz anpassen zu können, wurden ebenfalls Modelle erzeugt.

Pneumatisch aktuiertes Herz (hohl, weich, 3D-Druck, 2007)

Das abgebildete Herz wurde pneumatisch betrieben, um zu zeigen, dass nachgiebige Strukturen beispielsweise auch Ventilfunktionen übernehmen können.

Patientenindividuelles Pankreasmodell (hart, 3D-Druck, gefärbt, 2010)

Für die Vorbereitung von Pankreasresektionen wurden gemeinsam mit PD Dr. J. Kleeff, Dr. S. Gillen und Dr. M. Dobritz Pankreasmodelle erstellt.

Geometrische Formen unterschiedlicher Steifigkeit (hart bis weich, 3D-Druck, 2010)

Vor dem Hintergrund der bisherigen Arbeiten wurde damit begonnen, eine Methode zur gezielten Realisierung von Strukturen unterschiedlicher Steifigkeiten zu entwickeln und zu validieren.