MAINZ – Individuelle Therapien, die auf den einzelnen Patienten abgestimmt sind, gewinnen in vielen Bereichen der Medizin immer mehr an Bedeutung. Besonders der 3-D Druck eröffnet zahlreiche neue Möglichkeiten, um Behandlungserfolge zu optimieren, die Genesung des Patienten zu beschleunigen und seine Lebensqualität zu steigern. Welche Entwicklungen und Fortschritte es im medizinischen 3-D-Druck gibt, erfahren Interessierte beim 1. Internationalen 3D-Print Kongress für Anwendungen in der Medizin, der am 15. und 16. April in Mainz stattfindet.

Im Mittelpunkt der Veranstaltung steht die Frage, welches Potenzial der medizinische 3-D-Druck hat. Die 3-D-Druck-Technologie biete vollkommen neue Möglichkeiten im Bereich der regenerativen Medizin und für eine personalisierte Patientenversorgung, betonen die Kongressveranstalter. Sie sind sich wie viele andere Experten sicher, dass die Technologie in den kommenden Jahren in den verschiedensten medizinischen Einsatzgebieten verstärkt Anwendung finden wird. So kommt eine Studie der Unternehmensberatung A.T. Kearney zu dem Ergebnis, dass im medizinischen Bereich bis 2020 mit einer Zuwachsrate von 20 bis 25 Prozent zu rechnen ist.

Bereits heute kommt der 3-D-Druck in nahezu allen medizinischen Disziplinen zur Anwendung, in denen es darum geht, durch Verletzung, Krankheit oder durch degenerative Entwicklungen im Alter verloren gegangenes Gewebe durch Transplantate zu ersetzen. So setzen beispielsweise Orthopäden, Mund-Kiefer-Gesichtschirurgen, Gefäßchirurgen, Augenärzte, Urologen, Dermatologen und Hals-Nasen-Ohren-Ärzte zunehmend auf 3-D-Implantate.

Besonders bei den Gelenkprothesen (Hüft-, Schulter-, Knie- und Kiefergelenk) gewinnt die Herstellung individualisierter Implantate mittels des 3-D-Drucks aufgrund des demographischen Wandels und steigender Zahlen bei orthopädischen Erkrankungen immer mehr an Bedeutung. Im Jahr 2013 lag die Inzidenz von orthopädischen Erkrankungen mit 13,7 Prozent auf Platz 3 der häufigsten Ursachen für Erwerbsunfähigkeit (Bericht der Deutschen Rentenversicherung, Ausgabe 1.2015).

Eine Vielzahl von Vorträgen renommierter internationaler Mediziner, Materialwissenschaftler und Ingenieure informieren unter anderem über den Einfluss des 3-D-Drucks zum Beispiel in den Bereichen der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie sowie der Unfallchirurgie. So wird etwa die Anwendung des 3-D-Drucks im Bereich der Traumatologie gezeigt und wie sich beispielsweise zerstörte Schädelpartien infolge eines Unfalls oder nach Krankheit mittels 3-D-Implantaten rekonstruieren lassen. Darüber hinaus beleuchten die Referenten, welchen Einfluss der 3-D-Druck auf die regenerative Medizin hat. So profitiert die regenerative Medizin zum Beispiel von mittels des 3-D-Druckverfahrens künstlich hergestellten Adern, Knochenersatzmaterialien oder Hornhaut.

Nicht zuletzt wird es um Neuentwicklungen im Bereich der Materialwissenschaften im Hinblick auf den 3-D-Druck und um den sogenannten 3-D-Bioprint gehen. Die 3-D-Bioprint-Technologie, mit der sich organisches Gewebe reproduzieren lässt, ermöglicht die präzise Anordnung lebender, humaner Zellen in dreidimensionale Strukturen. Sie gilt als Schlüsseltechnologie, um in der Zukunft funktionelles Gewebe beziehungsweise ganze Organe herzustellen. Kongressbesucher haben darüber hinaus Gelegenheit zu erfahren, mit welchen neuen, biokompatiblen Biomaterialien sich viele Therapieverfahren optimieren lassen.

Der Kongress will den interdisziplinären Dialog zwischen Experten aus den Bereichen Medizin, Materialwissenschaften und Ingenieurwesen fördern und Synergien der Teilnehmer aus den unterschiedlichen Bereichen bündeln, um so nationale und internationale Kooperationsprojekte zu ermöglichen.

Veranstalter des Kongresses, der durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt wird, ist der interdisziplinäre Forschungsschwerpunkt „BiomaTiCS – Biomaterials, Tissues and Cells in Science“ der Universitätsmedizin Mainz. Die Veranstaltung wird vom 15. bis 16. April 2016 im Kurfürstlichen Schloss zu Mainz stattfinden. Es werden 500 internationale Teilnehmer erwartet.

Weitere Informationen zum Kongress und zur Anmeldung finden Sie unter:
www.3dprint-congress.com

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Dreidimensionales Modell und Abbildung der virtuellen Planung einer Kieferrekonstruktion. (Quelle: Peter Pulkowski/Universitätsmedizin Mainz)

BERLIN – Skoliose ist in Deutschland die häufigste orthopädische Behandlungsindikation bei Kindern und Jugendlichen. Vielen Skoliose-Patienten wird zur Therapie das dauerhafte Tragen eines rigiden Korsetts verordnet. Um den Betroffenen diese mühsame Therapie zu erleichtern, entwickeln Forscher an der TU Berlin aktuell einen digitalen Physiotherapeuten fürs Smartphone.

Die zur Therapie der Skoliose verwendete Orthese soll der Verkrümmung und Verdrehung der Wirbelsäule mechanisch entgegen wirken. Die Heilungschancen sind gut – allerdings nur, wenn die Patienten das Korsett während der Wachstumsphase täglich bis zu 23 Stunden lang tragen. „Eine solche Einschränkung mitten in der Pubertät wird von den wenigsten Kindern und Jugendlichen gut angenommen“, weiß Dr. Susanne Dannehl, psychologische Psychotherapeutin und Mitarbeiterin am TU-Fachgebiet für Medizintechnik.

Doch nicht nur das: Auch unter Ärzten und den Kostenträgern wird zum Beispiel diskutiert, welche Korsettform am effektivsten ist oder ob das Korsett nun 23 oder vielleicht auch nur 20 Stunden am Tag getragen werden muss. „Das Problem bei Orthesen ist, dass es keine vernünftigen Vergleichsdaten gibt“, sagt Prof. Dr. Marc Kraft, Leiter des Fachgebietes Medizintechnik. „Der Arzt sieht die Kinder in der Regel alle sechs Monate, und auch Eltern wollen und können nicht permanent die Tragedauer überwachen. Eine objektive Erfassung therapierelevanter Daten wie Tragedauer, Ausmaß der ausgeführten Bewegungen, wo treten Druckstellen auf und so weiter – ist so unmöglich. Genau in diese Betreuungslücke wollen wir einsteigen: Mit einem digitalen ‚Coach‘, der einerseits das Trageverhalten der Kinder und Jugendlichen registriert, andererseits aber auch die Patientinnen und Patienten motiviert, Anregungen und Hilfestellung gibt.“

Für den digitalen „Coach“ werden in die Korsetts verschiedene Sensoren, die therapierelevante Aktivitätsdaten wie Bewegung, Körperhaltung, Atmung und Druckverhältnisse erfassen, integriert. „Unser Ziel ist es, diese Messsysteme so klein und leistungsstark zu konstruieren, dass sie ohne zusätzlichen Aufwand in ein Korsett integriert werden können. Eine intelligente Funktechnik übermittelt die Daten kabellos an eine speziell entwickelte App auf das Smartphone der Patienten“, erklärt Dannehl. Die App wird gemeinsam mit an Skoliose erkrankten Kindern und Jugendlichen entworfen und soll motivierend, beratend und vernetzend wirken. „Das kann eine Erinnerung sein, ein Belohnungssystem, ein Tipp, wie durch bestimmte Körperhaltungen die Atmung erleichtert wird, eine Anregung für Sportübungen mit Korsett oder auch die Möglichkeit, Druckstellen präzise zu erfassen“, so Dannehl. „Wir haben bereits mehrere Workshops mit betroffenen Jugendlichen veranstaltet. Eine erste App-Version ist fertig und wird zurzeit von den Patienten geprüft und verbessert.“

„Die so gewonnenen Patientendaten sind ein sensibles Gut“, weiß Kraft, „deshalb arbeiten wir in allen Projekten mit Datenschutz-Experten zusammen. Grundsätzlich wird die App so konstruiert, dass die Daten nur dem Patienten zugänglich sind.“ Im Rahmen von Forschungsprojekten sei diese Möglichkeit der Kommunikation zwischen Patientin/Patient und medizinischem Hilfsmittel ein ideales System, um objektive Daten über Wirkungsgrad, Akzeptanz und auch die Grenzen von digitalem Verhaltenscoaching zu testen, so die Forscher. Daher interessiere diese Forschung sowohl Patienten als auch Therapeuten, Hersteller von medizinischen Hilfsmitteln und die Kostenträger. Bis zum Ende der Projektlaufzeit soll der Prototyp eines „digitalisierten Korsetts“ samt App stehen.

SOUTHHAMPTON – Eine kürzlich veröffentlichte Studie von Forschern der Universität Southhampton zeigt, dass Patienten nach Knochenbrüchen deutlich häufiger von ausgedehnten chronischen Schmerzen (Chronic Widespread Pain – CWP) betroffen sind als Menschen, die im Laufe ihres Lebens keine Frakturen erlitten haben. Dies gilt insbesondere für Hüft- und Wirbelbrüche.

Chronische Schmerzen in mehreren Körperregionen (Chronic Widespread Pain) werden definiert als Schmerzen, die länger als drei Monate andauern und das Achsenskelett, die rechte und linke Körperhälfte sowie Regionen oberhalb und unterhalb der Taille betreffen. Die Prävalenz des CWP liegt je nach Studie zwischen 5 und 24 Prozent. Als Risikofaktoren gelten, neben sozialen und psychologischen Einflüssen, Schleudertraumata.

Um die CWP-Prävalenz bei Patienten mit Knochenbrüchen zu untersuchen, nutzten die britischen Wissenschaftler Daten aus der UK-Biobank und unterzogen diese einer Querschnittsanalyse. Untersucht wurden dabei mehr als 500.000 Personen im Alter zwischen 40 und 69 Jahren unter Einbeziehung verschiedenster Faktoren, wie zum Beispiel Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index, Rauchen, Alkoholkonsum, Ernährungsgewohnheiten, körperlicher Betätigung und dem Vorliegen einer Depression.

Insgesamt 9,5 Prozent der Untersuchten hatten bereits einmal eine Fraktur erlitten. Bei diesen Patienten konnten die Wissenschaftler ein signifikant höheres Risiko für CWP feststellen. Insbesondere nach Auftreten von Wirbelbrüchen waren sowohl Frauen (2,1-fach erhöhtes Risiko) als auch Männer (2,7-fach erhöhtes Risiko) deutlich häufiger von ausgedehnten chronischen Schmerzen betroffen. Bei Frauen führten darüber hinaus Hüftfrakturen zu einer signifikant erhöhten Häufigkeit von CWP (2,2-fach erhöhtes Risiko).

Laut den Forschern ist dies die erste Studie, die einen Zusammenhang zwischen CWP und Knochenbrüchen nachweisen konnte und damit einen neuen Hinweis zu den noch wenig erforschten Ursachen der Erkrankung gibt. Ob jedoch ein kausaler Zusammenhang besteht und was tatsächlich zuerst da war, die Fraktur oder die chronischen Schmerzen, das konnten die Wissenschaftler nicht ermitteln. Weitere prospektive Studien seien notwendig, um einen Kausalzusammenhang nachweisen und auf Basis dessen Risikokandidaten für CWP besser identifizieren zu können. So ließen sich dann präventive Maßnahmen ergreifen, um nach einer Fraktur die Belastung durch die chronischen Schmerzen möglichst gering zu halten.

Die Studie “Chronic widespread bodily pain is increased among individuals with history of fracture: findings from UK Biobank” erscheint in der Fachzeitschrift Archives of Osteoporosis und wurde vorab online auf der Website des Springer-Verlags veröffentlicht.

Anne Faulmann

Bild: Röntgenaufnahme einer Femurfraktur (Quelle: Suttha Burawonk/Shutterstock)