Moderne OP-Vorbereitung durch 3D-Druck

Am MEDICLIN Herzzentrum Lahr werden im Rahmen einer Forschungspartnerschaft aus Ultraschallbildern dreidimensionale Herzklappenmodelle rekonstruiert.

Einer der Forschungspartner ist Professor Dr. Ralf Sodian. Der Chefarzt am Herzzentrum im Interview.

Herr Sodian, warum ist es für Chirurgen wichtig, ein Herzklappenmodell vor der Operation mit den Händen zu begreifen?

Man kann es drehen, wenden und aus jedem Winkel betrachten. Für mich ist es bei Patienten mit speziellen anatomischen Besonderheiten wichtig, die Verhältnisse vor der Operation genau zu kennen und zu verstehen. Manchmal versteht man ein Problem nicht durch bloßes Ansehen am Computer, auch wenn die Bildgebung heutzutage sehr exakt ist. Die Planung mit 3D-Modellen bringt aber vor allem den Patienten einen Nutzen: Wenn ich mich im Vorfeld so intensiv auf die Besonderheiten einer Herzklappenrekonstruktion einstelle und mögliche Komplikationen rechtzeitig erkenne, erhöht das definitiv die Sicherheit für den Patienten. Manchmal erleichtert das auch die Entscheidung für oder gegen eine Operation.

Können Sie ein Beispiel nennen?

Eine unserer Patientinnen klagte über Dyspnoe, also Kurzatmigkeit, nachdem ihr an einer anderen Klinik eine biologische Mitralklappe eingesetzt worden war. Die Frau war erst

39, also relativ jung. Es war keine leichte Entscheidung, ihre Klappenprothese mit einem zweiten Eingriff zu ersetzen. Die Beschwerden ließen sich trotz exzellenter Informationen aus Computertomografie, Kernspin, Katheteruntersuchungen und Sonographie nicht exakt erklären.

Wie genau half ein 3D-Modell von ihrer Herzklappe?

Erst als wir das 3D-Modell in der Hand hatten und in einem ganz bestimmten Winkel betrachteten, erkannten wir, dass eine Verankerung der Mitralklappe in den linksventrikulären Ausflusstrakt hineinragte. Dank dieser eindeutigen Darstellung konnten wir uns mit der Patientin zu einer Revision entschließen. Sie erhielt eine neue mechanische Mitralklappe und ist heute beschwerdefrei.

Wann wird es dank Ihrer Forschung so weit sein, dass sich Herzchirurgen überall und auf jede Operation mit dieser Methode vorbereiten können?

Bei uns im Herzzentrum Lahr ist das jetzt schon Realität, wir arbeiten als eine von wenigen Kliniken weltweit mit 3D-Herzklappenmodellen. Es ist geplant, für unser Haus einen eigenen 3D-Drucker anzuschaffen. Für jede Operation ist das aber gar nicht notwendig, denn bei den meisten Eingriffen reicht die herkömmliche Diagnostik aus. Die 3D-Modelle helfen uns bei komplizierten Anatomien und komplexen Eingriffen, das sind etwa fünf Prozent der Fälle.

Dienen die 3D-Herzklappenmodelle rein der OP-Vorbereitung? Oder werden sie noch anderweitig eingesetzt?

Sie werden mittlerweile auch in der Lehre eingesetzt, damit Studenten und Assistenzärzte unabhängig von einer konkreten OP trainieren können. Unsere 3D-Modelle sind sterilisierbar, daher kann ich sie auch während einer Operation dabeihaben, um mich zwischendurch nochmal zu orientieren: Wo genau läuft ein Gefäß? Wo sind Narben, die von früheren Eingriffen stammen? Wir fertigen anhand der 3D-Daten auch individuelle Chirurgieschablonen an, die äußerst exakt sind, und setzen die Modelle zur post-operativen Evaluation ein, also zum Vorher-Nachher-Vergleich.

In anderen Bereichen werden 3D-Modelle schon länger eingesetzt. Was ist neu an Ihrem Forschungsprojekt?

Richtig, 3D-Produkte dienen zum Beispiel in der Dentalbranche häufig als Implantate. In der Medizin wurden für den 3D-Druck bis jetzt Daten aus der Computertomografie und Magnetresonanztomografie verwendet. Neu ist, dass dank unserer Forschungspartnerschaft auch Echokardiografiebilder in ein spezielles Format umgewandelt und dreidimensional ausgedruckt werden können. Die Firma Tomtec hat dafür eine spezielle Software entwickelt. Die TU München forscht an der Technologie für den Druck verschiedener Konstrukte, ich bin der Experte für die chirurgische Anwendung. Unsere Forschungspartnerschaft ist eine lang gewachsene Verbindung, sie besteht seit vielen Jahren und hat zahlreiche Innovationen hervorgebracht.

Die Forschungspartner

Das Forschungsprojekt „Patientenindividuelle Therapienformen“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Ziel ist es, die Planung von Operationen zu Herzklappenrekonsruktionen zu verbessern – unter anderem durch den Einsatz von 3D-Druck oder auch Virtual Reality (VR). Die Forschungspartner sind die Tomtec Imaging Systems, die Technische Universität München (Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik und die Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre Bildgebung) und die Ludwig- Maximilian Universität München (Herzchirurgie), vertreten durch Professor Dr. Ralf Sodian. Er ist Facharzt für Herzchirurgie und Chefarzt der Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie am MEDICLIN Herzzentrum Lahr.