Der 3D-Druck wird häufig in den Nachrichten als Verfahren zur Herstellung von Prothesen genannt, die verlorene Gliedmaßen ersetzen sollen. Und es ist eine offensichtliche Wahl, wenn die additive Fertigung mit 3D-Scanning kombiniert wird, um eine Prothese leicht an die individuellen physischen Anforderungen eines Patienten anzupassen.
Hier bei Potomac finden wir auch immer mehr einzigartige Anwendungen für den Mikro-3D-Druck kleiner implantierbarer Prothesen. In einem aktuellen Projekt konnten wir die winzigen Elemente des Mittelohrs herstellen, um die Entwicklung von Prothesen für Otosklerose zu unterstützen.
Nach Angaben der American Academy of Otolaryngology - Head and Neck Surgery [AAO-HNS] ist das Hören ein komplexer Prozess, der von Natur aus dynamisch ist. Die Schwingungen der Schallwellen werden vom Trommelfell auf drei winzige Knochen im Mittelohr übertragen. Der Steigbügelknochen (Stapes) setzt die Flüssigkeiten im Innenohr in Bewegung und löst damit den sensorischen Prozess des Hörens aus.
Das National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (Nationales Institut für Gehörlosigkeit und andere Kommunikationsstörungen) der NIH erklärt, dass Otosklerose eine abnorme Verhärtung von Körpergewebe ist. Bei der lebenslangen Regeneration von neuem Knochengewebe kommt es gelegentlich zu einem abnormen "Umbau" des Knochens. Wenn sich der abnorme Knochenumbau um den Steigbügelknochen herum abspielt, verhärtet er sich, wodurch seine Fähigkeit, die für das richtige Hören erforderlichen Schwingungen zu erzeugen, beeinträchtigt wird.
AAO-HNS schätzt, dass ganze 10 % der erwachsenen kaukasischen Bevölkerung weltweit von Otosklerose betroffen sind, und das NIH schätzt die Zahl der Fälle in den USA auf über 3 Millionen. Es gibt keine medikamentöse Behandlung, Hörgeräte helfen nur in leichten Fällen, und die meisten Menschen werden im Alter von 20 Jahren diagnostiziert, so dass es sich um ein lebenslanges Problem handelt. Daher ist es wichtig, Lösungen für Prothesen zu entwickeln.
Monika Kwacz, Forscherin am Institut für Mikromechanik und Photonik an der Technischen Universität Warschau in Polen, hat die Ergebnisse der Stapedotomie-Chirurgie untersucht, was zur Entwicklung einer neuen Steigbügelprothese durch ihr Team führte. Monika kam nach Potomac, weil sie sagt: "Intuitiv schien es mir, dass der 3D-Druck die beste Technologie für das erste Prototyping wäre. Wir brauchen die ersten Prototypen, um experimentell zu überprüfen, ob die Geometrie des Geräts gut entworfen wurde und wir in der Lage sind, das Gerät in einen Schläfenknochen zu implantieren. Wenn die Geometrie gut ist, werden wir die mechanische Funktion der Vorrichtung überprüfen. Sollten wir jedoch feststellen, dass wir die Geometrie des Geräts ändern müssen, bietet der 3D-Druck eine einfache Möglichkeit, diese Änderungen in der CAD-Designphase vorzunehmen."
Monika hatte bereits ein anderes 3D-Druckverfahren ausprobiert, das jedoch die präzisen Anforderungen an das Steigbügeldesign nicht erfüllen konnte. Mit einem hochauflösenden 3D-Drucker von 3D Systems ProJet war Potomac in der Lage, die von ihr benötigten sehr kleinen, präzisen Geometrien mit engen Toleranzen zu erstellen. Auch der Versand "über den großen Teich" nach Europa war schnell erledigt.
In Anbetracht der geringen Größe der Teile könnten auch kleine Produktionsläufe wirtschaftlich sinnvoll sein, sobald sich das Design bewährt hat. In der Zwischenzeit werden wir mit Monika zusammenarbeiten, um eine Lösung für den Mikro-3D-Druck zu entwickeln, die vielen Otosklerose-Patienten buchstäblich Musik in die Ohren bringen wird.
