3D Printed Liver Guide Transplant Chirurgen Hände

Zuerst kam Röntgen, dann CT und dann MRT. Jetzt bietet die Technik nicht nur Chirurgen den besten Überblick über Organe, die so komplex sind wie Herz und Leber. es erlaubt ihnen auch, exakte Kopien der Organe in ihren Handflächen zu halten.

Die Cleveland Clinic gehört zu einer Handvoll Institutionen im Land, die mittels dreidimensionaler Drucktechnologie exakte Modelle menschlicher Organe erstellen. Chirurgen im medizinischen Zentrum nehmen eine exakte Kopie der Leber eines Patienten in den Operationssaal mit.

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Die Idee ist, die Anatomie des erkrankten Organs während der Operation besser zu verstehen. Ein Chirurg kann mit herkömmlichen bildgebenden Verfahren nicht immer genau sagen, wo Blutgefäße in der Leber sind. Sie können so nahe an der Oberfläche sein, dass sie Gefahr laufen, mit einem Skalpell verletzt zu werden.

Die Modellleber zeigt die genaue Position der Gefäße an, so dass der Chirurg präzise arbeiten kann.

Body Maps: Erforsche die Leber in 3D »

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Dr. Nizar Zein von der Cleveland Clinic sagte Healthline, dass er die Lebermodelle bereits während der Operation verwendet. Es ermöglicht Ärzten, sich während der Operation eine Auszeit zu nehmen und sich mit dem Ort des Eingriffs vertraut zu machen.

Er sagte, dass die Patienten nach der Ablehnung durch andere Institutionen in die Cleveland Clinic gekommen seien. Leberoperationen sind extrem riskant und können durch andere Faktoren - zum Beispiel durch die Lokalisierung von Tumoren - noch komplizierter werden. Die Modelle haben es der Cleveland Clinic ermöglicht, auch die schwierigsten Fälle zu übernehmen, sagte Zein.

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Wie lange, bis wir drucken und transplantieren können?

Aber was muss geschehen, bevor Ärzte echte Leber, Herz und andere Organe für die Transplantation in den Menschen drucken können?

Mehrere Hindernisse stehen im Weg. Man findet allgemein verfügbare Materialien, die für den Einsatz im Körper geeignet sind, sagte Jordan Miller, Assistant Professor für Bioingenieurwesen an der Rice University. "Bis jetzt war die Herstellung auf harten, trockenen und steifen Materialien. Aber der Körper ist weich und nass. Es übersetzt nicht. "

Die Sicherheit der Materialien müsste auch von einer Regulierungsbehörde, wie der US Food and Drug Administration, bewertet werden, sagte Miller.

Wissenswertes über Lebertransplantationen »

Er sagte Healthline, dass eine noch größere Herausforderung, die er zu lösen versucht, darin besteht, das riesige Netzwerk von Blutgefäßen in gedruckten Organen wiederherzustellen. "Das Blutgefäßnetz in der Leber oder in der Niere ist ziemlich schön, aber aus technischer Sicht ist es ziemlich erschreckend", sagte er.

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Funktionell gedruckte Organe müssen aus menschlichem Gewebe und Zellen hergestellt werden. Wissenschaftler müssen noch herausfinden, wie menschliche Zellen während des Druckprozesses vor dem Absterben bewahrt werden.

Durch die moderne Wissenschaft können Haut- oder Fettzellen in Stammzellen umgewandelt werden, die dann zu Zellen jeder Art gezüchtet werden können. Aber es braucht eine enorme Anzahl von Zellen, um ein funktionierendes menschliches Organ zu schaffen, sagte Miller. Er versucht, einen Weg zu finden, um eine korrekte Durchblutung oder Vaskularisierung zu Zellen in 3D gedruckte Organe zu bekommen. Andernfalls können sie in solch einer dichten Umgebung keinen Sauerstoff und Nährstoffe aufnehmen und werden sterben.

Wissenschaftler arbeiten jedoch daran, lebende Leber, Herz und andere Organe für die Transplantation zu drucken. Aufgrund des Mangels an gespendeten Organen, die nur für kurze Zeit genutzt werden können, könnte dieser Fortschritt unzählige Leben retten.

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"Wenn ein Transplantationschirurg eine Leber bekommt, wird er nur für ein paar Stunden am Leben bleiben und Sie müssen sehr schnell einen Empfänger finden", sagte Miller. "Was ist, wenn wir etwas drucken können, das Gefäßsysteme hätte, die Sie direkt verbinden könnten? Das ist die zentrale Herausforderung in unserem Bereich. "

Druckherzen für Kinder

David Frakes, ein Assistenzprofessor für Bioingenieurwesen an der Arizona State University in Tempe, arbeitet in einem ähnlichen Programm wie die Cleveland Clinic. Er hat sich mit dem Kinderkrankenhaus von Philadelphia zusammengetan, das exakte Herznachbildungen für seine Operationen druckt.

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Body Maps: Entdecken Sie das Herz in 3D »

Er sagte Healthline, er sei froh, dass seine Arbeit so schnell einen Unterschied in der Medizin macht. "Als Bioingenieure arbeiten wir, wenn wir Glück haben, fünf Jahre lang - normalerweise sind es zehn oder zwanzig -, bevor wir uns etwas einfallen lassen, das in die Medizin einfließt und das Leben der Menschen beeinflusst. Chirurgen arbeiten mit ihren Händen im realen Raum. Sie befinden sich nicht in einer virtuellen 3D-Umgebung. "

Forscher des Kinderkrankenhauses von Philadelphia planen, mit der Erfassung von Ergebnisdaten von Patienten zu beginnen, deren Ärzte während der Operation eine gedruckte Replik verwendet haben. "Das ist eine aufregende Sache, die quantifizierbare Daten liefern wird", sagte Frakes. "Gedruckte Organe sind super cool, und jeder liebt es, anekdotenmäßig darüber zu sprechen, aber bis jetzt wurden keine Studien durchgeführt. "

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Zein sagte, dass es wahrscheinlich 10 bis 15 Jahre dauern wird, bis die Ärzte ein Organ ausdrucken und es in jemanden stecken können. "Es ist nicht in sehr, sehr weiter Entfernung", sagte er. "Konzeptionell hat es sich bewährt. Ob wir ein voll funktionsfähiges Organ mit bestimmten Zielen erreichen können oder nicht, darüber bin ich nicht sicher, aber es ist an dieser Stelle sicherlich ein erreichbares Ziel. "

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