Herausforderungen Die Entwicklung eines personalisierten Titan-Schulterblattimplantats erforderte ein Gleichgewicht zwischen anatomischer Präzision, technischen Einschränkungen und medizinischen Anforderungen für eine optimale Funktion.
Weitere Informationen

Herausforderungen:

Das zuständige Team, bestehend aus Fachleuten des Tel Aviv Medical Center sowie von PTC und Hexagon, hatte die Aufgabe, ein individuelles Schulterblattimplantat für eine junge Krebspatientin zu entwickeln. Angesichts der Komplexität des Problems erforderte das Projekt ein Höchstmaß an Präzision und das Team musste einen Weg finden, um anatomische, medizinische, technische, Fertigungs- und Zertifizierungsanforderungen möglichst ideal miteinander in Einklang zu bringen.

Ergebnisse:

Mithilfe leistungsstarker Creo-Tools zur Konstruktion für additive Fertigung und für hochgenaue Simulationen entwickelte das Team unter der Leitung von Fachleuten des Tel Aviv Medical Center ein komplett personalisiertes Scapula-Implantat. Dieses wurde nach erfolgreicher Fertigung mit Technologie von Hexagon zertifiziert, trug zur raschen Genesung der Patientin bei und stellte ihre Beweglichkeit wieder her.

Verwendete Produkte und Technologien:

PTC Creo, Simufact Additive und VGSTUDIO MAX von Hexagon

Einleitung

In einer bahnbrechenden Konvergenz von Medizin, Ingenieurwesen und Technologie ist einem Weltklasse-Team des Tel Aviv Medical Center, PTC und Hexagon ein medizinischer Durchbruch gelungen: Ein vollständig personalisiertes Schulterblattimplantat, das speziell für einen jungen Krebspatienten entwickelt und hergestellt wurde. Gemeinsam setzte das Team neue Maßstäbe in der personalisierten Medizin und verschob die Grenzen des Möglichen in der digitalen Entwicklung medizinischer Implantate.

Eine individuelle Lösung für die Patientin

Alles begann mit einer jungen Patientin, bei der nach monatelangen Schmerzen und Bewegungseinschränkungen eine seltene Krebsart diagnostiziert wurde. MRT-Aufnahmen zeigten umfangreiche Schädigungen der Scapula, also des Schulterblatts, sowie einen aggressiven Tumor, der bereits die umgebende Muskulatur infiltriert hatte. Dies war der Beginn eines herausfordernden Wegs. Unmittelbares Ziel war die Resektion (Entfernung) des betroffenen Knochens unter möglichst weitgehender Erhaltung der Schulterfunktion.

Innovative Planung mit modernster Technik

Die Patientin erhielt zunächst eine Chemotherapie, um den Tumor zum Schrumpfen zu bringen. Aber dennoch war eine komplette Resektion der Scapula (Scapulektomie) notwendig. Angesichts einer Operation, bei der der Patient ohne Schulterfunktion hätte bleiben können, entschied sich das Team für einen anderen Weg: Sie entwarfen und implantierten ein maßgeschneidertes 3D-gedrucktes Schulterblatt aus Titan, das die einzigartige Anatomie des Patienten widerspiegelte. Dadurch sollte nicht nur die Beweglichkeit der Schulter wiederhergestellt werden, sondern man wollte darüber hinaus einen Beitrag zu neuen Behandlungsprotokollen für künftige komplexe Operationen am Skelett leisten.

Innovatives Implantatdesign

Zu den wesentlichen Anforderungen und Herausforderungen an das Implantatdesign gehörten:
  • Erhaltung des ursprünglichen anatomischen Volumens, der Form und der Kinematik des Patienten.
  • Optimierung der mechanischen Eigenschaften des Implantats bei gleichzeitiger Minimierung des Gewichts.
  • Bereitstellung eines optimalen Satzes von Verankerungspunkten für den Muskelansatz.
  • Implementierung einer fortschrittlichen Gitterstruktur zur Erleichterung des Einwachsens von Bindegewebe und Muskeln unter Verwendung von Creo Design for Metal Additive Manufacturing zur Minimierung von Stützen und Verzerrungen.
  • Einführung von minimalen Flächendesigns zur Gewährleistung einer reibungslosen Gelenkkinematik.
  • Einsatz fortschrittlicher mechanischer Simulationen zur Überprüfung der Tragfähigkeit des Implantats für Schulter- und Armbewegungen.
  • Sicherstellung der Herstellbarkeit und Verringerung der Druckversuche des Implantats durch den Einsatz von Simufact Additive, um die thermomechanischen Prozesse zu simulieren und zu kompensieren, die Teile beim Druck verformen.
  • Überprüfung der erfolgreichen Druckqualität für die Zertifizierung, Nutzung von VGSTUDIO MAX zur Verarbeitung der CT-Scandaten und Überprüfung der Qualität der komplexen Struktur und der Eigenschaften des gedruckten Metalls.

Ein Meilenstein der Chirurgie und eine genesene Patientin

Die Operation verlief planmäßig. Das personalisierte Implantat passte perfekt zur Anatomie der Patientin. Das präzise angepasste Implantat, entwickelt mit Creo und geprüft mithilfe der Zertifizierungs-Tools von Hexagon, spielte eine Schlüsselrolle bei der raschen Genesung der Patientin. Schon innerhalb weniger Tage begann sie, an Beweglichkeit zurückzugewinnen – ein Beleg für die exzellente technische Qualität des Implantats. Derzeit macht die Patientin in der Reha gute Fortschritte und genießt ihre wiederhergestellte Schulterfunktion und wiedergewonnene Lebensqualität.

Eine neue Ära der personalisierten Medizin

Die Zusammenarbeit bei diesem Projekt hat die Möglichkeiten der personalisierten Medizin neu definiert. Erstmals gelang die Integration von Digital-Thread-Technologien zur Entwicklung personalisierter Lösungen, die das Einwachsen von Weichgewebe wirksam unterstützen. Für Patienten mit komplexen Krebsleiden des Skeletts bricht ein neues Zeitalter an, in dem innovative Technologie mit patientenorientierter Therapie einhergeht. Dr. Solomon Dadia, Leiter für chirurgische Innovation und 3D-Druck des Sourasky Medical Center in Tel Aviv, betonte die Bedeutung dieser Erfolge:

„Bioaktiv gedruckte Implantate sind die Zukunft der Implantate! Die Entwicklung komplexer implantierbarer Materialien aus dem 3D-Drucker mithilfe leistungsstarker additiver Fertigungstechnik und Simulationssoftware ermöglicht uns die Einführung intelligenter Implantate in die Welt der Chirurgie. Solche Implantate interagieren mit Körpergeweben und optimieren deren Lebensfähigkeit im Körper. Sie zeichnen sich durch perfekten Sitz aus und fördern das Gewebewachstum. Diese Erfolge läuten eine neue Ära der personalisierten Medizin ein.“

– Dr. Solomon Dadia, Leiter der Abteilung für chirurgische Innovation und 3D-Druck am Tel Aviv Sourasky Medical Center

Über die Beteiligten

Tel Aviv Medical Center: Führend in der patientenorientierten Therapie, setzt Maßstäbe als Wegbereiter chirurgischer Techniken

PTC: Führend in der digitalen Transformation, ermöglicht bahnbrechende Lösungen in der personalisierten Medizin

Sechseck: Sorgt für die Sicherheit und Zertifizierung medizinischer Neuerungen und arbeitet an der raschen Bereitstellung hochwertiger Komponenten anhand digitaler Zwillinge mit dem Ziel einer besseren Vorhersehbarkeit und Optimierung von Fertigungsprozessen

Fazit

Diese Fallstudie zeigt das bemerkenswerte Zusammenwirken von Technologie und Menschlichkeit: Eine personalisierte medizinische Lösung hatte wesentlichen Einfluss auf die schnelle Genesung der Patientin. Von der Diagnose bis zur Wiederherstellung der Beweglichkeit der Patientin unterstreicht dieses Projekt, wie stark die Konzeption individuell auf den einzelnen Patienten zugeschnittener Lösungen mithilfe von Creo in Verbindung mit disziplinenübergreifender Zusammenarbeit die Medizin der Zukunft prägen wird.