3D-Druck weicher Antomiemodelle mit BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin

Formlabs präsentiert zwei neue Materialien, die für den direkten 3D-Druck elastomerischer, biokompatibler Medizinprodukte und Modelle entwickelt wurden: BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin. Diese neuen Materialien stellen eine bedeutende Neuerung im Bereich medizinischer Anwendungen dar, insbesondere auf dem Gebiet der Anatomiemodelle.

Bisher hatten medizinische Fachleute, die Anatomiemodelle aus weichem Material herstellen wollten, mit den Schwierigkeiten komplexer Silikongussverfahren zu kämpfen – arbeitsintensive Verfahren, die mit eingeschränkter geometrischer Freiheit, unordentlichen Ergebnissen und einem immensen Zeit- und Kostenaufwand einhergingen. Alternativ konnten sie auf kostspielige Auftragsfertigung oder starre Modelle zurückgreifen.

Hier kommen BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin ins Spiel, die der medizinischen Fachwelt die nie dagewesene Chance bieten, die Vorteile konventioneller elastomerischer und biokompatibler Materialien mit der intuitiven Anwendung und den effizienten Prozessen der Kunstharz-3D-Drucker von Formlabs zu vereinen.

Weiche Anatomiemodelle bieten sowohl Gesundheitsversorgern als auch Patient*innen einen erheblichen Mehrwert. Je komplexer die Fälle werden und je spezifischer die medizinischen Eingriffe, desto mehr unterstützen anatomische Modelle Gesundheitsversorger dabei, Pathologien zu ermitteln, Eingriffe zu planen, ein Verständnis der dreidimensionalen räumlichen Verhältnisse von Anatomien zu erlangen, medizinische Instrumente anzupassen und Eingriffe zu üben, bevor die Behandelten überhaupt den OP betreten.

Insbesondere Modelle aus weichen Materialien liefern bei der chirurgischen Ausbildung einen großen Vorteil, denn sie erlauben es Assistenzärzten, Fellows und Studierenden, direkt in gewebeähnliches Material einzuschneiden. Da BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin biokompatibel und sterilisierbar sind, können die Modelle auch direkt in den Operationssaal mitgenommen werden, um während eines Eingriffs als anatomische Referenz oder als Hilfsmittel zur Größenbestimmung zu dienen.

Anatomisches Modell eines Herzens, gedruckt aus BioMed Elastic 50A Resin.

Die Nutzung weicher anatomischer Modelle bietet auch den Patient*innen Vorteile. Einerseits sind die Behandlungsergebnisse besser, wenn medizinische Fachkräfte die Möglichkeit haben, ihre Behandlung an patientenspezifischen Modellen zu planen, aber auch die Patienteneinwilligung wird verbessert, wenn bei der Aufklärung über den vorgeschlagenen Eingriff ein anatomisches Modell verwendet wird. Anhand eines anatomischen Modells erhalten Patient*innen einen Einblick in das Ausmaß des Problems und ein umfassenderes Verständnis der vorgeschlagenen Behandlungen.

Lesen Sie weiter, um die Elastomermaterialien für den direkten SLA-3D-Druck weicher anatomischer Modelle kennenzulernen und sich mit dem Arbeitsablauf des 3D-Drucks im eigenen Haus vertraut zu machen. 

BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin ähneln sich in der Hinsicht, dass es sich bei beiden um transparente, biokompatible Elastomere handelt. Aufgrund ihrer unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften eignet sich jedoch für bestimmte Anwendungen meist eines der Materialien besser als das andere. Für die Erstellung von Anatomiemodellen können beide Materialien verwendet werden – welches von beiden optimal ist, hängt von den mechanischen Eigenschaften der Anatomie ab, die simuliert werden soll, sowie von der Krafteinwirkung, der das Modell standhalten muss.

BioMed Elastic 50A Resin ist weicher und entspricht etwa dem Härtegrad eines Radiergummis oder Gummistempels, während BioMed Flex 80A Resin mit einer ähnlichen Härte wie Ledergürtel oder Schuhabsätze ein steiferes Material ist. Werden die Materialien für Anatomiemodelle eingesetzt, kann der effektive Widerstand des Materials durch Anpassung der Abmessungen des Modells variiert werden (das heißt, werden die Wände eines Teils dünner gestaltet, lässt es sich leichter durchschneiden, obwohl der Härtegrad derselbe bleibt).

BioMed Flex 80A Resin ist das robustere Material und bietet sich für Anatomiemodelle mit filigranen Geometrien an, oder aber Modelle, die einer hohen Krafteinwirkung standhalten müssen. BioMed Elastic 50A Resin ist weniger robust, hält jedoch stärkerer Dehnung stand, bevor es reißt.

Bisher waren Hersteller von Medizinprodukten und medizinischen Komponenten sowie die Fertigung am Behandlungsort in Krankenhäusern und bei anderen Gesundheitsversorgern auf mehrstufige Silikongussprozesse angewiesen, die oft arbeitsintensiv und unordentlich sind oder an teure Vertragshersteller ausgelagert werden müssen.

Mit BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin können medizinische Fachleute nun die Vorzüge herkömmlicher elastomerischer, biokompatibler Materialien mit der Benutzerfreundlichkeit und dem effizienten Arbeitsprozess der Kunstharz-3D-Drucker von Formlabs vereinen. 

Sowohl BioMed Flex 80A Resin als auch BioMed Elastic 50A Resin sind nach ISO 10993 und USP Klasse VI zertifiziert. Sie werden in einer bei der FDA registrierten und nach ISO 13485 zertifizierten Einrichtung hergestellt und eignen sich für den Einsatz in Anwendungen mit langzeitigem Hautkontakt (> 30 Tage) und kurzzeitigem Kontakt mit Schleimhäuten (≤ 24 Stunden).

BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin wurden von Gesundheitsversorgern und in der klinischen Forschung verwendet, woraufhin Feedback zum Material und seinen Anwendungen abgegeben wurde.

Dr. Prashanth Ravi, Dozent im Fachbereich Radiologie der University of Cincinnati, hat Formlabs' Palette biokompatibler Materialien über Jahre hinweg ausgiebig eingesetzt. Er machte die perfekte Anwendung für das neue Material ausfindig: ein Anatomiemodell, das direkt im OP zur Größenbestimmung eingesetzt wird.

Er meint: „Ein ganz klarer Anwendungsfall ist die Größenbestimmung von Vorrichtungen bei der Planung von Eingriffen zum Verschluss des linken Vorhofohrs zur Behandlung von Vorhofflimmern. Wenn ein Kardiologe ein sterilisiertes 3D-gedrucktes Anatomiemodell mit in den Operationssaal nehmen möchte, um die Größe der Vorrichtung festzulegen und sich vor dem Eingriff mit dem OP-Team abzustimmen, dann ist BioMed Elastic 50A Resin das ideale Material dafür.“

Weitere Informationen zur Verwendung von 3D-gedruckten anatomischen Modellen für kardiologische Anwendungen finden Sie im Literaturüberblick zum medizinischen 3D-Druck: Kardiologie.

Bei Northwell Health, einem führenden Anbieter modernster gesundheitlicher Versorgung, ist der 3D-Druck bereits zum Grundbestandteil des Arbeitsablaufs geworden. Vor der Veröffentlichung der zwei neuen Materialien musste Allison Neuwirth, Projektmanagerin bei Northwell Health, einen aufwendigen Silikongussprozess mit zahlreichen Arbeitsschritten durchlaufen, um biokompatible, personalisierte Medizinprodukte zu fertigen. Sie berichtet uns: „Im Klinikumfeld glänzt dieses Material durch seine Fähigkeit, maßgefertigte, formbare Teile zu produzieren, die mit dem Körper in Kontakt kommen können. Außerdem macht es die Prototypenfertigung mittels Silikonguss überflüssig, was ein aufwendiger und verschwenderischer Prozess ist.“

Gefäße, gedruckt mit BioMed Elastic Resin 50A.

Bei Baystate Health ist 3D-Druck-Experte Greg Gagnon dafür zuständig, 3D-gedruckte Bolusvorrichtungen und andere medizinische Instrumente für das Ärzteteam vorzubereiten. Erst seit der Einführung von BioMed Elastic 50A Resin ist er in der Lage, sich in seinen Abläufen den direkten 3D-Druck von Elastomermaterialien zunutze zu machen. Sein Fazit: „Ich war sehr begeistert von dem Material. Die relative Elektronendichte war fast identisch zu der von Wasser, die bei 1,0 g/cm3 liegt, und das ist für den 3D-Druck von Boli für Patienten hervorragend. [Wir haben] einige Designs schon bereit für die Testphase und können damit unsere Anwendungsfälle im chirurgischen Bereich ausweiten.“

Brian Powell, medizinischer Berater in Pennsylvania, USA, berichtet: „Selbst mit dem zusätzlichen Schritt des Eintauchens in Wasser bei der UV-Härtung hat das Material meine Ansprüche an die Erstellung hochauflösender Netzstrukturen und eine grundsätzlich simple Nachbearbeitung erfüllt. Für mich ist dieses Angebot eine willkommene Ergänzung der BioMed-Materialreihe von Formlabs, die zahlreiche Optionen für die Kreation flexibler biokompatibler Komponenten eröffnet. Das Warten auf dieses Material und auf BioMed Elastic 50A Resin hat sich definitiv gelohnt.“

Eine Liste der Materialien und detaillierte Arbeitsabläufe finden Sie im Whitepaper zum Download.

Mit Formlabs' vollständigem, benutzerfreundlichem Ecosystem ist es ganz einfach, weiche anatomische Modelle durch direkten 3D-Druck mit BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin zu fertigen. Die interne Fertigung anatomischer Modelle aus weichen Materialien hat sich für die Operationsplanung, die Unterstützung der medizinischen Ausbildung sowie die Verbesserung der Patienteneinwilligung als unschätzbar erwiesen. Mit BioMed Flex 80A Resin und BioMed Elastic 50A Resin von Formlabs verwandeln Sie Patientenscans in realistische 3D-gedruckte Modelle für die Verwendung im Operationssaal und außerhalb.

Haben Sie Fragen über die Nutzung von SLA-3D-Druck zur Herstellung von weichen Anatomiemodellen oder über die Wahl der richtigen 3D-Drucklösung für Ihr Unternehmen? Dann buchen Sie eine Beratung mit einem Mitglied aus Formlabs' Expertenteam und lassen Sie sich all Ihre Fragen beantworten.