Mit dem 3D-Druck ist eine vielseitige Technik entstanden, die aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit, Schnelligkeit und der Fähigkeit zur Herstellung hochkomplexer Teile auch im medizinischen Bereich eine große Rolle spielt. Der 3D-Druck erlaubt nicht nur die Herstellung geometrisch komplexer Teile. Er eröffnet auch neue Wege in der personalisierten Medizin und bietet Patienten individuelle Implantate und Prothesen, die ihnen sonst vielleicht nicht zur Verfügung stünden.

Neben den konventionellen 3D-Druckverfahren gibt es auch so genannte 3D-Bioprinting-Verfahren. Diese Verfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung und ermöglichen die Herstellung von Geweben und anderen Systemen aus biologischer Materie. Durch die Kombination dieser beiden Techniken wird das Spektrum der Möglichkeiten in der modernen Medizin erheblich erweitert. Die Herstellung natürlicher, biologischer Teile erfolgt mittels 3D-Bioprinting, während synthetische Medizinprodukte mit konventionellen 3D-Druckverfahren hergestellt werden.

Verschiedene Arten von medizinischen Geräten aus dem 3D-Drucker

Die Bandbreite des Begriffs „medizinische Geräte“ ist groß. Es gibt beispielsweise High-Tech-Geräte wie Sensoren, Herzschrittmacher, medizinische Bildgebungssysteme (MRT, CT, Röntgen usw.) und Überwachungsgeräte, die eine elektrische Komponente benötigen, um richtig zu funktionieren. Daneben gibt es aber auch medizinische Geräte, die technisch weniger anspruchsvoll sind, weil sie keinen elektrischen Input benötigen, wie z. B. Implantate, Prothesen, chirurgische Führungen usw. Da 3D-Drucker in erster Linie für die Herstellung von Struktur- und Festkörpermaterialien und nicht für die Herstellung elektronischer Geräte eingesetzt werden, sind viele der Anwendungen für medizinische Geräte bisher auf der „Low-Tech“-Seite der medizinischen Geräte angesiedelt.

Chirurgische Schablonen werden im medizinischen und zahnmedizinischen Bereich eingesetzt. In der Medizin können MRT- und CT-Aufnahmen des Patienten an der Stelle gemacht werden, an der ein Implantat eingesetzt werden soll. Die chirurgische Schablone erleichtert das Einsetzen des Implantats in den Körper und ermöglicht es, Bohrer oder Sägen, die bei dem Eingriff verwendet werden, mit viel größerer Präzision zu führen. Durch den Einsatz des 3D-Drucks lassen sich chirurgische Schablonen für Implantate, die sich besser an die Implantationsstelle des Patienten anpassen, schneller und präziser herstellen, da geometrisch komplexere Teile produziert werden können. Zudem können zahreiche implantierbare Geräte, wie z. B. Stents, ebenfalls mittels 3D-Druckverfahren hergestellt werden.

Im zahnmedizinischen Bereich werden mit der 3D-Drucktechnik chirurgische Schablonen hergestellt, die direkt auf die Zähne des Patienten passen und eine genaue Platzierung des chirurgischen Bohrers ermöglichen. Auch hier können die komplexen Geometrien der verschiedenen Zähne mit einer 3D-gedruckten Schablone viel genauer und schneller erfasst und umgesetzt werden. Neben chirurgischen Schablonen wird der 3D-Druck im zahnmedizinischen Bereich auch für die Herstellung stabiler Brücken und Kronen eingesetzt.

Ein weiterer großer Bereich ist die Prothetik. Der 3D-Druck wird zur Herstellung von zwei Arten von Prothesen eingesetzt. Zum einen werden individuelle Prothesenabdeckungen hergestellt, die vorhandene Prothesen ästhetisch ansprechender machen. Die zweite Möglichkeit besteht darin, einige der funktionellen Elemente einer externen Prothese (wie z. B. bewegliche Teile, die häufig dem Verschleiß unterliegen) aus 3D-Druckmaterialien herzustellen. Es gibt eine Reihe von individuellen, hochwertigen implantierbaren Prothesen, die wie externe Prothesen typischerweise aus Metallen und Metalllegierungen hergestellt werden, damit sie eine lange Lebensdauer haben – und im Falle von implantierbaren Geräten den Auswirkungen von Körperflüssigkeiten widerstehen. Mit dem 3D-Druck lassen sich geometrisch komplexe implantierbare Prothesen herstellen, wie z. B. Kniescheiben und Lendenwirbel-Käfige.

Darüber hinaus gibt es auch einige andere kleinere Anwendungsbereiche. Ein Beispiel sind In-Ear-Hörgeräte. Mit 3D-Druckverfahren werden zwar keine elektronischen Teile hergestellt, aber hochpräzise Schalen, die die Elektronik umschließen und perfekt in die Ohren des Patienten passen. Ein weiteres Beispiel sind Fuß- und Knöchelorthesen, die Patienten mit geschädigten oder erkrankten unteren Gliedmaßen wieder in die richtige Position bringen oder Schmerzen lindern. Der 3D-Druck bietet eine Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften der Orthesen so zu gestalten, dass sie in einigen Bereichen flexibel sind, in anderen jedoch stützend, was dem Patienten ein höheres Maß an Unterstützung und Komfort bietet.

Fazit

Im medizinischen Bereich schlägt der 3D-Druck hohe Wellen. Von chirurgischen Schablonen über zahnmedizinische Anwendungen bis hin zu Prothesen und Implantaten gibt es eine Reihe von materialbasierten, weniger technologischen medizinischen Geräten, die mittels 3D-Druckverfahren hergestellt werden. In Kombination mit dem potenziellen Anwendungsbereich des 3D-Bioprinting gibt es viele Bereiche im medizinischen Sektor, die in den kommenden Jahren durch 3D-Druckverfahren innoviert und verändert werden könnten.