UKE - Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (MKG) - 3D-Druck patienten:innen- spezifischer Implantate

3D-Druck von patient:innenspezifischen Implantaten

In einer Studie erforschen die Wissenschaftler:innen der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie gemeinsam mit anderen Institutionen die Herstellung von patient:innenspezifischen Implantaten (PSI) mit Hilfe von 3D-Druckern und Künstlicher Intelligenz. Das Projekt "Digitale Wertschöpfungsketten für die Medizintechnik anhand der additiven Fertigung patientenspezifischer gesichtschirurgischer Implantate" (DigiMed) läuft bis Ende 2022 und wird aus dem Europäischen Fond für Regionale Entwicklung (EFRE) der Europäischen Union (EU) mit insgesamt knapp 1,5 Millionen Euro gefördert, davon gehen rund 161.000 Euro direkt ins UKE.

Die rekonstruktive Chirurgie im Mund-, Kiefer- und Gesichtsbereich gewinnt vor allem nach Tumorerkrankungen oder Unfällen an Bedeutung. Schon seit längerem werden regelmäßig computergesteuert hergestellte Implantate in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie genutzt. Die Wissenschaftler:innen der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des UKE wollen gemeinsam mit Forschenden der Hamburger Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT und der Bundeswehr-Universität Hamburg eine Datenbasis für weitere Rekonstruktionsmodelle schaffen.

Es wird eine Datenbasis aus Bildgebungsdaten geschaffen. Daraus werden mithilfe künstlicher Intelligenz druckfähige Datensätze erzeugt und Implantate gedruckt.

Ziel des DigiMed-Projekts

Langfristiges Ziel ist die nachhaltige Sicherung der Patient:innenversorgung mit individuell angepassten Implantaten. Im Rahmen des Forschungsprojekts sollen verschiedene Methoden entwickelt werden, um das Design für solche Implantate automatisiert aus Computertomografie-Daten zu erstellen und diese Designs anschließend automatisch in 3D-druckfähige Daten umzuwandeln. Derzeit fokussieren sich die Wissenschaftler:innen auf Implantate für die Augenhöhle.

Das Projekt besteht aus vier Handlungsfeldern:

Handlungsfeld 1 "Einheitliche Dateninfrastruktur"

Es wird eine einheitliche Dateninfrastruktur mit eindeutiger Semantik als Schnittstelle für die Zusammenführung der einzelnen Entwicklungsanteile erarbeitet.

Handlungsfeld 2 "KI-basierte Implantaterzeugung"

Auf Grundlage der medizinischen Bilddaten erfolgt eine KI-basierte und automatisierte Erstellung von Rekonstruktionsmodellen. Daraus wird mit Hilfe von KI-Algorithmen das finale Implantatdesign für die additive Fertigung abgeleitet.

Handlungsfeld 3 "Optimierte individualisierte Fertigung"

Für das entwickelte Implantatdesign wird eine adaptierte, automatisch abgeleitete Fertigungsstrategie und individuelle Nachbearbeitung des Implantates erarbeitet.

Handlungsfeld 4 "Effiziente Zertifizierungs- und Qualitätssicherungsstrategie

Für die gesamte Wertschöpfungskette wird ein Zertifizierungskonzept entwickelt. Zusätzlich wird die Qualitätssicherung während der Fertigung betrachtet.

Prof. Dr. med. Dr. med. dent.

Ralf Smeets

Facharzt für Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie
Fachzahnarzt für Oralchirurgie

Heisenberg Professur für “Regenerative Orofaziale Medizin” (DFG)

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Das Team unter Leitung von Prof. Dr. Dr. Smeets erforscht gemeinsam mit anderen Institutionen die Herstellung von patient:innenspezifischen Implantaten.