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Fragestellung: 3D-gedruckte Modelle zeigen ein großes Potenzial für die chirurgische Ausbildung im Fach Orthopädie und Unfallchirurgie als Ergänzung zur Präparation an Kadavern. Erste Modelle im Bereich der Mund-Kiefer-Gesichts- sowie Wirbelsäulenchirurgie konnten einen signifikanten Mehrwert bei der Qualität der Lehre sowie den haptischen Fähigkeiten des Chirurgen bei regelmäßigem Training an entsprechenden Modellen nachweisen. Zeitgleich nimmt die Auswahl an 3D-Druckmaterialien mit unterschiedlichsten mechanischen Eigenschaften stetig zu. Ziel der aktuellen Studie war es, verschiedene 3D-Druckmaterialien hinsichtlich ihres Verhaltens im Rahmen der Osteotomie und Osteosynthese zu untersuchen und ihre Eignung als Knochenersatzmaterial zu analysieren.

Methodik: Bilder einer gesunden distalen Fibula wurden aus einem hochauflösenden CT mithilfe der Mimics Innovation Suite in STL-Dateien umgewandelt. Diese wurden mit dem SLA-Verfahren mit 8 verschiedenen Materialien (Grey Pro Resin, High Temp Resin, Tough 1500 Resin, Tough 2000 Resin, Durable Resin, Rigid 4K Normal Postprocessing Resin (NP), 4K Cure without Heat Resin (CWH), Rigid 10K Resin), die alle unterschiedliche Eigenschaften besitzen, gedruckt. Diese Modelle wurden mit einem spongiosa-ähnlichen Material (Polyurethan 2K Bauschaum mit einer Dichte von 0,15 g/cm³) gefüllt. Es wurden 7 Chirurgen mit unterschiedlichen Erfahrungsgraden (4 unerfahrenere Chirurgen und 3 erfahrenere Chirurgen (>6 Jahre Berufserfahrung)) gebeten, die Fibulae hinsichtlich ihrer äußerlichen, haptischen, Bohr-, Säge-, Schraub- und Splittereigenschaften mit Hilfe von 6-stufigen Likert-Skalen zu bewerten. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgte mittels deskriptiver Methoden.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Auswertung hat gezeigt, dass der Rigid 4K Resin (ohne Hitzebehandlung (cwh)) insgesamt das höchste Rating (4,63) erhalten hat. Das Material schneidet in den Einzelkategorien Aussehen (5,7) und Splitterverhalten (5,5) am besten ab. Beim Bohr-, Säge- und Schraubverhalten schneidet es jeweils am zweitbesten ab (3,8; 4,2; 4). Im Rahmen der Datenerhebung wurden durch die Rater vier Materialien (Durable, High Temp, Rigid 4K np, Rigid 10K) auf Grund von nicht nutzbaren klinischen Eigenschaften, wie wiederholtem Materialbruch und mangelnder Festigkeit bei Osteosynthese/Bohren/Schrauben ausgeschlossen.

Die Untersuchung hat gezeigt, dass das Material Rigid 4K (ohne Hitzebehandlung(cwh)) in Kombination mit dem PU 2K Infill mit einer Dichte von 0,15 g/cm³ von allen getesteten Materialien am ehesten dem echten Knochen ähnelt und somit am besten für den Einsatz in der chirurgischen Ausbildung geeignet ist. Es ist zu erwarten, dass der Einsatz von 3D-gedruckten Modellen perspektivisch eine realistische, individualisierbare und kostengünstige Alternative zum operativen Training an Kadavern darstellt.