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Erstellung von individuellen Punktionsmodellen mittels 3D-Druck – erste Erfahrungen und Ergebnisse
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Michael Wolf
- Universitätsklinikum Halle (Saale), Dorothea Erzleben Lernzentrum, SkillsLab, Halle (Saale), Deutschland
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Dietrich Stoevesandt
- Universitätsklinikum Halle (Saale), Dorothea Erzleben Lernzentrum, SkillsLab, Halle (Saale), Deutschland; Universitätsklinikum Halle (Saale) Department für Strahlenmedizin Universitätsklinik u. Poliklinik für Radiologie, Halle (Saale), Deutschland
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Walter Wohlgemuth
- Universitätsklinikum Halle (Saale), Department für Strahlenmedizin, Universitätsklinik u. Poliklinik für Radiologie, Halle (Saale), Deutschland
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Richard Brill
- Universitätsklinikum Halle (Saale), Department für Strahlenmedizin, Universitätsklinik u. Poliklinik für Radiologie, Halle (Saale), Deutschland
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Karsten Schwarz
- Universitätsklinikum Halle (Saale), Dorothea Erzleben Lernzentrum, SkillsLab, Halle (Saale), Deutschland
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Franz Stangl
- Universitätsklinikum Halle (Saale), Department für Strahlenmedizin, Universitätsklinik u. Poliklinik für Radiologie, Halle (Saale), Deutschland
| Published: | March 25, 2019 |
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Hintergrund: 3D-Drucker finden immer größere Verbreitung. Mit verbesserter Ortsauflösung, zunehmender Druckraumgröße sowie sinkenden Materialkosten erscheint ein Einsatz für die Erstellung von individuellen (Punktions)modellen in der medizinischen Lehre möglich.
Vorteile dieser Herstellungsmethode wären individuelle Gestaltungsmöglichkeiten und eine Abstimmung der Modelle auf den Lehrkontext.
Materialien und Methoden: In einer Konzeptphase wurden durch Fokusgruppeninterviews mit Radiologen, Kardiologen, Gynäkologen und Chirurgen notwendige Materialeigenschaften für unterschiedliche Gewebe (Haut, Weichteil, Muskel, Brustdrüsengewebe, Lymphknoten, Abszesse und Knochen) ermittelt und Werkstoffe mit entsprechenden Eigenschaften identifiziert. Nach erfolgten Testpunktionen, wurden mit unterschiedlichen Materialen und Druckverfahren 2 exemplarische Punktionsmodellen (ultraschallgestützte Punktion von Mammaherden und CT-gestützte Punktion von Lymphknoten und Abszessen) erstellt.
Es standen ein Vollfarb-Pulverdrucker ProJet CJP 660 Pro und Builder Extreme 1500 Dual-Feed Filamentdrucker sowie eine CNC-Fräse (Polyurethanschaum) zur Verfügung.
Ergebnisse: Knochenstrukturen konnten mit zufriedenstellender Dichte, guter Ortsauflösung und knochenäquivalenten Dichtewerten in der Computertomographie mittels Pulver 3D-Druck direkt aus Computertomographiedatensätzen erzeugt werden.
Es fand sich kein kostengünstiges 3D-Druckmaterial zur Simulation von Haut und Weichteilgewebe weshalb hier auf Gusstechniken mit Silikonen unterschiedlicher Shorehärte und Ballistikgel mit unterschiedlichen Konzentrationen von Gelatine zurückgegriffen wurde. Die notwendigen Gussformen wurden aus Computertomographiedatensätzen mittels Filamentdruck bzw. CNC-Fräse erstellt.
Die Materialkosten der so konstruierten Punktionsmodelle belaufen sich auf ca. 5 Euro für das Ultraschallmodell der Mamma (bestehend aus Drüsenkörper und echoreichen Punktionsherden). Für das komplexe Beckenmodell zur Übung CT-gestützter Punktionen mit
Silikonhaut, Gussform, Becken, unterer LWS, Gefäße, Lymphknoten, 2 Abszessen und Darm belaufen sich die erstmaligen Gesamtkosten auf ca. 615 Euro.
Gussform und gedruckte Komponenten können mehrfach verwendet werden. Für weitere Modelle müsste man mit einem reinen Materialpreis von ca. 180 Euro rechnen.
Schlussfolgerung: Aktuell sind individuelle und funktionale Punktionsmodelle durch ein Hybridverfahren aus 3D-Druck und herkömmlichen Gussverfahren schon sinnvoll einsetzbar.
Vollständig gedruckte 3D-Modelle sind zum aktuellen Zeitpunkt wegen der notwendigen unterschiedlichen Materialeigenschaften der Punktionsgewebe und der im Vergleich zu Gussverfahren relativ hohen Herstellungskosten nicht umsetzbar.
