Hilfe für Babys 05.05.2015, 08:51 Uhr

Implantat aus dem 3D-Drucker stabilisiert die Luftröhre

Mit einem medizinischen Implantat haben amerikanische Kinderärzte die Stabilität der Luftröhre bei drei Kleinkindern entscheidend verbessert. Das Implantat aus biologisch abbaubarem Kunststoff wird individuell im 3D-Drucker hergestellt und wächst mit dem Patienten mit. Nach etwa drei Jahren löst es sich von selbst auf.

Eines der ersten Luftröhrenimplantate aus dem 3D-Drucker: Die Implantate halten drei Jahre und lösen sich dann auf.

Eines der ersten Luftröhrenimplantate aus dem 3D-Drucker: Die Implantate halten drei Jahre und lösen sich dann auf.

Foto: Morrison et al., Science Translational Medicine (2015)

Ein kleines medizinisches Implantat aus dem 3D-Drucker kann für Kinder, die mit einer schweren Atemwegserkrankung auf die Welt kommen, die Rettung sein. Amerikanische Kinderärzte haben bei drei Kindern ein Implantat eingesetzt, das die Luftröhre stabilisiert. Bisher sind die kleinen Patienten, deren Leben akut bedroht war, wohlauf.

Tracheobronchomalazie heißt die Entwicklungsstörung, mit der etwa eines von 2000 Neugeborenen auf die Welt kommt. Die Luftröhre ist dabei so dünn und instabil, dass sie jederzeit zusammenbrechen kann und die Atmung behindert.

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Im Computer wurde ein Modell für die 3D-Schiene entworfen

Kaiba Gionfriddo war der erste Junge, der dem neuen 3D-Implantat wahrscheinlich sein Leben verdankt. Als er vor drei Jahren in die Universitäts-Kinderklinik C.S. Mott in Ann Arbor im US-Bundesstaat Michigan eingeliefert wurde, war er drei Monate alt. Seine Lungen bekamen durch die angeborene Entwicklungsstörung der Bronchien und Luftröhre nicht genügend Sauerstoff und HNO-Spezialist Glenn Green sah damals wenig Überlebenschancen für Kaiba.

Zwar wächst die Luftröhre der Kinder mit Tracheobronchomalazie meist zu normaler Größe heran, aber bis dahin vergehen zwei bis drei Jahre und die Behandlungsmöglichkeiten sind wegen der engen anatomischen Verhältnisse und des raschen Wachstums des Kindes kompliziert.

Kaiba Gionfriddo war der erste Junge, der dem neuen 3D-Implantat sein Leben verdankt. 

Kaiba Gionfriddo war der erste Junge, der dem neuen 3D-Implantat sein Leben verdankt.

Quelle: C.S. Mott Klinik

Glenn Green und sein Kollege Scott Hollister, ein Ingenieur für Biomedizin, entschlossen sich deshalb, einen ungewöhnlichen Schritt zu wagen. Mit Hilfe von computertomografischen Aufnahmen, die die genauen anatomischen Verhältnisse der Luftröhrenumgebung des Patienten wiedergaben, entwarfen sie am Computer ein Modell für eine Schiene. Diese maßgeschneiderte Schiene wurde im 3D-Drucker ausgedruckt. Das Implantat besteht aus Polycaprolacton, einem biologisch abbaubaren und nicht toxischen Kunststoff, der auf der Basis von Erdöl hergestellt wird.

Die Schiene öffnet sich während die Luftröhre wächst

Die Schiene in Form einer Röhre, die an einer Stelle offen ist, wurde dem Patienten um die Luftröhre gelegt und vernäht. Sie wirkt wie ein Exoskelett, stützt die Luftröhre und verhindert, dass Gewebe von außen darauf drückt. Bereits drei Wochen später konnte Kaiba, der zuvor künstlich beatmet worden war, ohne Atemgerät entlassen werden. Mittlerweile, drei Jahre später, hat sich sein Zustand stabilisiert. Das Wachstum der Luftröhre war während dieser Zeit von den Medizinern immer wieder untersucht worden.

Die Implantate werden individuell an die Luftröhre der Kinder angepasst und vernäht. Ähnlich wie ein Exoskelett verhindern sie, dass die instabilen Luftröhren zusammen fallen.

Die Implantate werden individuell an die Luftröhre der Kinder angepasst und vernäht. Ähnlich wie ein Exoskelett verhindern sie, dass die instabilen Luftröhren zusammen fallen.

Quelle: Morrison et al., Science Translational Medicine (2015)

Dabei hatten sie festgestellt, dass die Schiene an der offenen Stelle dem Druck der wachsenden Luftröhre nachgab und sich weiter öffnete. Inzwischen sind zwei weitere Kinder im Alter von fünf und 16 Monaten operiert worden und haben eine eigens für sie angefertigte Schiene bekommen.

Keines der Implantate habe bisher irgendwelche Komplikationen ausgelöst, bestätigen die Mediziner. Außerdem beginnt sich die Schiene des dreijährigen Kaiba nun wie erwartet aufzulösen.

Klinische Tests mit 30 Kindern stehen bevor

„Vor diesem Eingriff hatten Babys mit stark ausgeprägter Tracheobronchomalazie kaum Überlebenschancen“, sagt Green. „Heute ist unser erster Patient Kaiba ein aktiver, gesunder Dreijähriger im Kindergarten mit einer vielversprechenden Zukunft. Unser Implantat arbeitet besser, als wir das erwartet hätten.“

Luftröhren-Implantat direkt nach dem Druck: Das Implantat besteht aus Polycaprolacton, einem biologisch abbaubaren und nicht toxischen Kunststoff.

Luftröhren-Implantat direkt nach dem Druck: Das Implantat besteht aus Polycaprolacton, einem biologisch abbaubaren und nicht toxischen Kunststoff.

Quelle: C.S. Mott Klinik

In einem nächsten Schritt stehen bald klinische Tests an. Dabei wollen die Mediziner 30 Kinder, die ernsthaft, aber nicht lebensbedrohlich an Tracheobronchomalazie erkrankt sind, behandeln.

 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

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