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7. Juni 2016

Das Herz in 3D

Mit 3D-Druckern hergestellte Modelle von Teilen des menschlichen Herzens helfen bei der Vorbereitung schwieriger Operationen. Die Herzpatienten profitieren von den 3D-Modellen, wie Erfahrungen des Universitätsspitals Basel zeigen.

Prof. Friedrich Eckstein ist Chefarzt Herzchirurgie des Universitätsspitals Basel und als solcher immer wieder auch mit komplexen Fällen konfrontiert. Beispielsweise, wenn einem Patienten ein Tumor aus der Herzscheidewand (siehe Foto) entfernt werden muss. Oder wenn sich bei einer Patientin nach dem Ersatz einer Herzklappe durch eine sekundäre Infektion ein Aneurysma (arterielle Aussackung) der gesamten Aortenwurzel entwickelt. In solchen und anderen Fällen fertigen Radiologen des Universitätsspitals neuerdings 3D-Modelle der betroffenen Herzregion und der Hauptschlagader an, um den operativen Eingriff optimal planen zu können. „Die Modelle sind sehr gut für den Operateur, um sich die Fragestellung der Operation bei der Vorbereitung des Eingriffs plastisch vorstellen zu können“, sagt Friedrich Eckstein, „andererseits helfen sie, den Eingriff vorgängig mit dem Patienten zu besprechen.“

Schonendere Operationsmethoden

Das erste Modell wurde für die Basler Herz- und Aortenchirurgie vor ungefähr vier Monaten angefertigt. Unterdessen kommen solche 3D-Modelle alle ein bis zwei Wochen zum Einsatz. „Für eine normale Klappenoperation oder einen Bypass braucht man so ein Modell normalerweise heute nicht“, sagt Eckstein. Anders, wenn die Operation besondere Herausforderungen bereithält. In diesen Fällen kann sich der Operateur die krankhafte Veränderung dank des Modells plastischer vorstellen und den Eingriff besser planen; das verkürzt die Eingriffe und ermöglicht schonendere Operationsmethoden. Gedruckt werden die 3D-Modelle in der Regel über Nacht, da der Druckprozess einige Stunden in Anspruch nimmt. Grundlage der Drucke im Massstab 1 zu 1 bilden Daten der Herz-Computertomografie.

Operationen 'durchspielen'

Bisher bestehen die Basler Modelle aus einem harten Material und dienen dazu, die Situation am Ort der Erkrankung anschaulich zu machen. Friedrich Eckstein sieht aber weitere Entwicklungsmöglichkeiten für die 3D-Technologie. „Werden beim 3D-Druck harte und weiche Materialien kombiniert, lassen sich Körperregionen sehr realitätsnah abbilden. Damit wird es künftig möglich sein, Operationen vorgängig ausserhalb des Körpers 'durchzuspielen': So könnte man zum Beispiel den 3D-Druck einer 'weichen' Aortenwurzel mit einer 'harten, verkalkten' Aortenklappe machen und dann in diese Umgebung eine Herzklappe implantieren und kontrollieren, ob man mit dem geplanten Eingriff ein gutes Ergebnis erreicht“, sagt Eckstein. Eine weitere Zukunftsvision sind 'customized' 3D-Drucke, also zum Beispiel Herzklappen oder Implantate, die auf einen Patienten individuell zugeschnitten sind. Wichtig sind 3D-Modelle heute schon für einen Bereich, der gern vergessen geht, wie Herzchirurg Eckstein sagt: „Sie leisten uns sehr gute Dienste bei der Ausbildung von angehenden Medizinern und Pflegepersonal.“

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Herz_3D
3D-Druck des Herzens (weiss) in Originalgrösse als offener Schnitt mit Tumor (rot) in der Herzscheidewand.

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