Fixiervorrichtung wächst in Form

Neurologen empfehlen ihren Patienten, die an Parkinson, essenziellem Tremor oder an Dystonie leiden und deren Symptome mithilfe von Medikamenten nicht gut kontrolliert werden können, immer häufiger die Tiefenhirnstimulation. Inzwischen werden jährlich mehr als 8000 Eingriffe vorgenommen. Um zu verhindern, dass sich der Patient während der Operation bewegt, wird dessen Kopf mit traditionellen stereotaktischen Rahmen fixiert. Bei dem Eingriff, der sich samt Bildaufnahmen, Lokalisierung der Hirnbereiche und Einsetzen der Elektroden häufig über viele Stunden hinzieht, ist der Patient bei vollem Bewusstsein.

Die von der amerikanischen FDA genehmigte Plattform, eine rahmenlose stereotaktische Vorrichtung, wurde in den späten 1990er Jahren entwickelt und kommt inzwischen in Krankenhäusern auf der ganzen Welt zum Einsatz. Sie besitzt eine individuelle Montageschnittstelle zum Patienten und erlaubt es, den Operationsplan im Vorfeld des Eingriffs auf ihre Geometrie abzustimmen. Die Patienten profitieren von der Bewegungsfreiheit und mehr Komfort, die Lokalisie-rung der Zielbereiche und Positionierung der Elektroden sind effizienter und die Dauer der OP wird bei einem beidseitigen Eingriff um durchschnittlich zwei Stunden verkürzt.

Die FHC Inc., Bowdoin, im US-amerikanischen Bundesstaat Maine, Anbieter von Produkten im Bereich der Neurowissenschaften, hat bereits früher verschiedene additive Technologien für die Herstellung der Plattform genutzt. Da die Nachfrage inzwischen gestiegen ist, suchte das Unternehmen nach einer Lösung, mit der Produktionsdurchlaufzeiten verkürzt, Kosten reduziert und besondere Gestaltungsvorgaben von Chirurgen schneller umgesetzt werden können. „Wir treiben die Entwicklung stark voran, um auch Produkte für andere chirurgische Spezialgebiete, wie die Orthopädie, zu ermöglichen“, erklärt Fred Haer, CEO von FHC und Vorstandsvorsitzender der zu FHC gehörenden Star Fix Inc. „Das Laser-Sintern bietet uns die Möglichkeit, all diese verschiedenen Ziele gleichzeitig zu erreichen.“ Die Flexibilität der Technologie, mit der statt Einheitslösungen patientenspezifische Produkte gefertigt werden können, ermögliche den Krankenhäusern, Geld einzusparen und bessere Ergebnisse für den Patienten zu erzielen. „Um unseren Ansprüchen gerecht zu werden, lassen wir die Vorrichtungen seit 2011 primär auf einem EOS-System produzieren“, so Haer. „Wir sind sehr zufrieden mit den Fortschritten, die seit der Patentierung der Star-Fix-Technologie im Jahr 2001 in der additiven Fertigung erzielt wurden.“

Im Gegensatz zu den traditionellen, großen, universell einsetzbaren stereotaktischen Rahmen wird jedes Star-Fix-Gerät im Voraus auf Grundlage von MRT- und CT-Daten patienten- und verfahrensspezifisch gefertigt. Die FHC-Planungssoftware setzt drei bis vier Verankerungspunkte im Schädel und gibt dem Chirurgen dann die Möglichkeit, den Zielbereich im Gehirn und den Weg dahin einzugeben. Aufgrund dieser Werte wird eine individuell geformte, stereotaktische Führung konstruiert. Diese lässt sich genau auf die Verankerungspunkte setzen und fixiert den Mikroantrieb für die Bildaufnahmen und die Elektrodenpositionierung während der Tiefenhirnstimulation. Die Konstruktionsfreiheit und Präzision der Laser-Sinter-Technologie spiegelt das Konzept des „in-die-gewünschte-Form-Wachsens“ wider.

Auf Grundlage der Parameter des von der Planungssoftware bereitgestellten intelligenten Modells „wächst“ die Halterung in der Formiga P 100 innerhalb von ein paar Stunden aus dem Polyamidpulver PA 2201. Die Entscheidung, die Plattform mithilfe der EOS-Technologie fertigen zu lassen, war für FHC von Vorteil. „Unsere neue Maschine ist kleiner und genauer als die, die wir zuvor eingesetzt haben“, erklärt Ron Franklin, CTO bei Star-Fix. „Darüber hinaus konnten wir die Plattform verbessern und Material und Bearbeitungskosten einsparen.“ Das Laser-Sintern ermöglichte es FHC, einige Elemente zusammenzuführen und so das Design von Star-Fix zu verfeinern sowie die Montagezeit im OP zu verkürzen. „Wir sind nun in der Lage, mehrere Teile direkt in die Plattform zu integrieren, so dass die Montage verschiedener Geräte einfacher und präziser wird“, erläutert Ron Franklin. Ein Beispiel dafür ist ein Markierring aus Metall, der früher während des Eingriffs vom Chirurgen auf die Plattform geschraubt wurde. Jetzt könne diese Funktion bereits in die lasergesinterte Vorrichtung integriert werden. „Dadurch sparen wir uns die Arbeit, die Teile separat fertigen zu müssen. Und das Krankenhaus spart Zeit, weil das Teil nicht sterilisiert werden muss und während des Eingriffs nicht auf kleine lose Schrauben zu achten ist.“

Ein weiterer Vorteil der additiven Fertigung sind Materialeinsparungen: „Für uns ist es wirtschaftlicher, das qualitativ hochwertige Polyamid von EOS zu verwenden“, berichtet Ron Franklin. „Eine andere Stärke der Formiga P 100 ist die, dass es im Bauraum nicht zu Materialüberschuss kommt.“ Da alles eingebrachte Material verwendet wird, ist der Verbrauch insgesamt geringer.

Die Reaktionszeit auf die Bedürfnisse der Ärzte ist der entscheidende Faktor für FHC. „In der Regel erhalten wir die Patientenakte im Laufe des Tages und besprechen sie bei Bedarf mit dem Arzt, um die Konstruktion abzustimmen. Noch am selben Tag beginnen wir mit der Herstellung und können die gefertigte Plattform bereits am nächsten Tag versenden“, erklärt FHC-Chef Haer. „Dies entspricht einer Durchlaufzeit von etwa 48 Stunden für amerikanische und 72 Stunden für europäische Kunden.“

Wiebke Jensen Electro Optical Systems, Krailing

Weitere Informationen Zum Anbieter von Instrumenten für die Neurochirurgie: www.fh-co.com Zur Laser-Sinter-Technologie: www.eos.info