3D-Druck mehrlagiger Scaffolds zur Nachbildung patientenspezifischer Implantate:
Kunden an der Universitätsklinik der TU Dresden realisierten eine Studie zur zukünftigen Therapie osteochondraler Defekte. Auf der Basis eines MRT Datensatzes (Magnetische Resonanz-Tomographie) für einen realen klinischen Fall wurde dafür ein Workflow entwickelt. MRT Daten liefern mehr Informationen zu den die Defektregion umgebenden Knorpelgeweben und Muskeln, während röntgenbasierte CT-Aufnahmen eine höhere Auflösung bieten aber nur Knochenstrukturen kontrastieren.
Mit dem BioScaffold-Printer 3.1 von GeSiM wurde ein zweiphasiges Gewebescaffold gedruckt (Schritt 4 des Workflow) mit einem Design basierend auf segmentierten MRT Daten des verletzten Bereiches. Während des extrusionsbasierten Druckes wurden Schichten aus alg/MC (Alginat-Methylzellulose) für den Ersatz der Knöchelbereiche mit Schichten aus CPC (Kalzium-Phosphat-Zement) für die Restaurierung des subchondralen Knochens kombiniert. Mit dieser Materialkombination, deren Eignung zum Biodruck von der Gruppe bereits nachgewiesen wurde, können patienteneigene Zellen direkt in den Druckprozess eingebunden werden.
Das fertige Implantat wurde durch eine Einpassung in ein Modell der aktuellen Defektgeometrie getestet. Für diesen Zweck wurde ein SL-Modell (Stereolithographie) des defekten Oberschenkelknochens aus segmentierten Daten erstellt. Es umfasst den speziellen Bereich in Nachbarschaft zum Defekt, für welchen das Implantat gemacht wurde. Für den Einpass-Vorgang wurde ein spezieller chirurgischer Hebel hergestellt, ebenfalls per SL.
Der BioScaffold-Printer BS3.1 von GeSiM wurde für die Implantatherstellung genutzt (Schritt 4). Die Software des Gerätes erstellte die Layer aus den originalen STL-Daten und definierte die Parameter für die inneren porösen Strukturen.
Das Ergebnis zeigt eine perfekte Passform für diesen osteochondralen Defekt. Die klinische Eignung des erzeugten Implantates muss noch nachgewiesen werden. Die Autoren der Studie sind jedoch überzeugt, dass der demonstrierte interdisziplinäre Prozess in Zukunft auf andere Patienten und andere klinische Situationen transferiert werden kann.
David Kilian et.al: 3D printing of patient-specific implants for osteochondral defects: workflow for an MRI-guided zonal design
Mit freundlicher Genehmigung des Zentrums für Translationale Weichgewebeforschung der Technischen Universität Dresden
