Skip to main content

Mass-customisation of custom-made medical implants

Article Category

Article available in the folowing languages:

Plattform für maßgefertigte medizinische Implantate

Maßgefertigte Implantate (custom-made implants, CMI) sind für Patienten optimaler, da ihre bessere Passform die körperliche Leistungsfähigkeit schneller wiederherstellen kann. Das Projekt INOVER21 entwickelte daher eine Technologieplattform, die gleichzeitig Operationsplanung, Entwurf und Fertigung von CMI vereinfacht.

Gesundheit

Derzeit erreichen CMI trotz des Mehrwerts für Patienten, Chirurgen und medizinische Einrichtungen lediglich 1,4 % des Marktanteils bei Implantaten, was auf hohe Kosten, lange Vorlaufzeiten und fehlende patientenorientierte chirurgische Ansätze zurückgeht.

Online-Plattform für das Design von CMI

Um die großindustrielle Maßanfertigung und das Design von CMI zu verbessern, entwickelte das EU-finanzierte Projekt INOVER21 mit dem System MICE (Medical Implant Customization Engine) ein Werkzeug und Kommunikationsinstrument, mit dem Chirurgen und Hersteller gemeinsam an der Entwicklung arbeiten können. Kombiniert wurde dies mit einem Betriebsdatenerfassungssystem (mass customisation dynamics – MC Dynamics) für die effiziente und kostengünstige individualisierte Massenproduktion von CMI mit schnellen Vorlaufzeiten. „Es reicht nicht mehr aus, hochqualitative patientenspezifische medizinische Implantate zu wettbewerbsfähigen Preisen zu offerieren – stattdessen sollen Chirurgen selbst am Design des Implantats mitarbeiten können, um es passgenau für Patienten zu machen“, erklärt Projektkoordinator Gediminas Kostkevičius. In diesem Zusammenhang entwickelten die Partner von INOVER21 die frei zugängliche 3D-Online-Plattform MICE, die unabhängig vom Hersteller zur Operationsplanung von maßgefertigten oder Standardimplantaten verwendet werden kann. MICE ist die erste Plattform ihrer Art auf dem Markt und bietet eine breite Palette an Funktionen zur interaktiven Operationsplanung. Sie kombiniert anatomische und klinische Patientendaten mit halbautomatischen anatomischen Strukturen und bietet Chirurgen zudem die Möglichkeit, die klinische Datenbank der Plattform nach ähnlichen Fällen abzufragen. Für das effektive Management von CMI-Design und -Herstellung wird MICE mit MC Dynamics kombiniert, das speziell für die individualisierte Massenproduktion medizinischer Geräte optimiert ist. So kann ein virtuelles Implantatdesign mit einigen wenigen Mausklicks in Auftrag gegeben werden. Den nötigen technischen Support leisten klinische Ingenieure.

Erfolge von INOVER21

Die virtuelle Planung entwickelt sich derzeit zum Goldstandard in der Chirurgie, denn sie ermöglicht die 3D-Visualisierung der Patientenanatomie. Insbesondere bei schwerer angeborener oder erworbener Fehlbildung oder Tumorresektion muss der Operationsplan bereits zu Beginn des Eingriffs vorliegen. Bislang sind Lizenzen für eine präoperative 3D-Planungssoftware noch teuer, und der eingeschränkte Zugang macht sie praktisch unbrauchbar. Zudem erlaubt bisherige Software statt der vollständigen Darstellung meist nur den Blick auf einzelne Körperteile, sodass für die chirurgische Planung mehrere Softwarekomponenten kombiniert werden müssen. Mit dem von INOVER21 entwickelten Instrument MICE entfallen diese Nachteile. Chirurgen steht ein frei zugänglicher 3D-Operationsplaner zur Verfügung, der mit der CMI-Fertigung kombiniert werden kann und Unterstützung bei Gelenkersatz, Gesichtsrekonstruktion oder Schädel- und Wirbelsäulenoperationen leistet. Vor allem reduziert MICE Kosten und Vorlaufzeiten, die bislang mit der Herstellung maßgefertigter Implantate und dem Erstellen chirurgischer Leitfäden einhergehen. Nach der Implementierung der Plattform stellt Ortho Baltic jährlich 3 000 CMI zur Verfügung, die kostengünstiger als modulare Standardimplantate sind und eine Vorlaufzeit von zwei bis vier Wochen haben. Mit Blick auf die Zukunft hofft Kostkevičius, „die generierten Daten für maschinelles Lernen nutzen zu können, um eine KI-basierte Funktionalität (künstliche Intelligenz) für den Operationsplaner MICE zu entwickeln." Mit mehr als 2 Mio. chirurgischer Eingriffe bei Knie- und Hüftgelenksprothesen allein in der EU ist die Nische für chirurgische Instrumente zur Herstellung maßgefertigter Implantate enorm.

Schlüsselbegriffe

INOVER21, maßgefertigte Implantate (CMI), MICE, Operationsplanung, MC Dynamics

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich

Wissenschaftliche Fortschritte
Gesundheit

20 September 2021