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Individualisierte Implantate dank intelligenter Operationsmethoden

2. März 2015, 14:48

Forschung an der FH Campus Wien verbindet klinisches Wissen und technisches Know-how, um individualisierte medizinische Implantate zu erstellen.

Wer will es nicht? Ein strahlend schönes Lächeln, das gesunde und gerade Zähne erkennen lässt. Doch leider haben die wenigsten Menschen von Natur aus ein makelloses Gebiss. Oft werden daher Zahnregulierungen eingesetzt, um die Zähne an den richtigen Platz zu verschieben. Aber manchmal reicht selbst eine festsitzende Zahnspange nicht aus, um Fehlstellungen zu korrigieren. Dann bleibt nur die Möglichkeit eines kieferchirurgischen Eingriffs. Denn oft spielt nicht nur die Schönheit eine Rolle, auch die Gesundheit ist betroffen. Fehlstellungen im Kieferbereich können Muskelverspannungen, Kopfschmerzen oder sogar Sprachstörungen auslösen. Die Reinigung eng beieinander stehender Zähne ist schwierig und so entstehen Zahnkrankheiten bereits im frühen Alter. Um solche Beeinträchtigungen zu vermeiden, entscheiden sich immer mehr Menschen für eine Operation.

Grundlage dafür sind radiologische Untersuchungen, die wichtigsten diagnostischen Hilfsmittel moderner Medizin. Ausgestattet mit den Ergebnissen dieser Untersuchungen verwenden ChirurgInnen oft Implantate, um Knochen zu verändern und damit Zähne und Kiefer optimal auszurichten. Neben Bissfehlstellungen können damit auch Asymmetrien im Gesichtsbereich beziehungsweise Vorverlagerung oder Rückstellungen des Unterkiefers korrigiert werden.

Vor allem bei Operationen im Gesicht ist eine gute Vorbereitung absolut notwendig, um Komplikationen und Fehler auszuschließen. Die Operationszeit soll kurz, das Implantat präzise angepasst sein. Daher wird in diesem Bereich vorzugsweise die Methode der "Computer Aided Surgery" eingesetzt.

Eine intelligente Operationsmethode

Computer Aided Surgery, die computerunterstütze Operation hilft, die benötigten Implantate im Vorfeld des Eingriffs passgenau zu entwerfen, damit ChirurgInnen diese nicht erst während der Operation an die Gesichtsgeometrie der PatientInnen angleichen müssen. Das macht den Eingriff rasch und schonend. Möglich wird dies durch intensive Forschung, die sowohl den medizinischen als auch den technischen Bereich mit einbezieht. An einer solchen Verbindungsstelle arbeiten Godoberto Guevara Rojas vom Fachbereich Radiologietechnologie und seine ForscherInnengruppe an der FH Campus Wien. Ziel der Forschung ist es, aus Untersuchungsdaten individualisierte medizinische "Ersatzteile" zu generieren, die im Vergleich zu den bisher verwendeten Standardimplantaten funktionelle und ästhetische Vorteile aufweisen. "Das Kooperationsprojekt verbindet das klinische Wissen des Studiengangs Radiologietechnologie mit dem technischen Know-how des Studiengangs High Tech Manufacturing und liefert damit verbesserte Ergebnisse", so Guevara Rojas.

Präzisionsarbeit erwünscht

Die richtigen Geometrien für das Implantat zu ermitteln ist eine komplexe Aufgabe, da sich schon minimale Veränderungen negativ auf das spätere Aussehen der PatientInnen auswirken können. Daher müssen die biologischen Gegebenheiten genauestens analysiert werden. Dies geschieht durch Aufnahmen mit dem Computertomographen und weiteren radiologischen Geräten wie dem Magnetresonanztomographen. Im nächsten Schritt entwickeln TechnikerInnen aus den Untersuchungsergebnissen ein maßstabsgetreues Implantat, das für den Eingriff herangezogen werden kann. Dank des rasanten wissenschaftlichen Fortschritts ist es bereits möglich, dieses Implantat mittels Rapid Prototyping/Manufacturing – einem Verfahren zur schnellen Herstellung von Bauteilen – aus den dreidimensionalen radiologischen Untersuchungsdaten zu erstellen. Dabei ist höchste Präzision gefragt, da auch die kleinsten anatomischen Strukturen berücksichtigt werden müssen.

Studieren und Forschen

Damit auch die Studierenden an derlei Forschungs- und Entwicklungsaufgaben herangeführt werden können, verfügt die FH Campus Wien über modernst ausgestattete Forschungsräumlichkeiten, beispielsweise ein eigenes 3D-Computerlabor und eine Lasersinteranlage, mit der Kunststoffprodukte hergestellt werden können. Weiters wurde im Frühjahr 2014 das neue Phoenix Contact Technology Competence Center mit zwei Laborräumen für Industrie 4.0-Anwendungen in Lehre und Forschung eröffnet. Somit konnte die Infrastruktur der FH Campus Wien im Bereich "Manufacturing and Automation" erweitert werden.

"In den nächsten Jahren soll die interdisziplinäre Forschungs- und Entwicklungszusammenarbeit bei der Computer Aided Surgery weiter verstärkt werden, indem der Fachbereich High Tech Manufacturing mit seiner Kompetenz im Rapid Prototyping noch intensiver in Projekte einbezogen wird", informiert Guevara Rojas.

Das kann sich hören lassen

Und tatsächlich hat das ForscherInnenteam noch viel vor. Das nächste Projekt beschäftigt sich mit der Modellierung des Innenohrs für die Einbettung von Cochlea-Implantaten, die das Hörvermögen tauber Menschen wieder herstellen. "Anhand dieses Modells sollen ein chirurgischer Eingriff simuliert und die Implantate passgenau eingestellt werden können. Ziel ist es, die eigentliche Operation auch in diesem Fall wesentlich schonender und kürzer zu gestalten. Das ist ganz im Sinne unserer Arbeit, zu einem größeren Wohlbefinden der PatientInnen beizutragen", erklärt Guevara Rojas abschließend.

Fachübergreifende Ausbildung

Das Bachelorstudium Radiologietechnologie an der FH Campus Wien ist eine Ausbildung, bei der es um die Verbindung von Mensch, Medizin und Technologie geht. Kernthemen sind Radiologische Diagnostik, Strahlentherapie, Nuklearmedizin und Strahlenschutz. Gesundheitsrecht und -ökonomie, Medizinethik sowie Persönlichkeitsentwicklung komplettieren das Studium.

Das Bachelorstudium High Tech Manufacturing an der FH Campus Wien qualifiziert Studierende für viele Stationen des Produktlebenszyklus in technologisch ausgerichteten Branchen. Es zeigt den Weg, den ein Produkt in der Fertigungskette zurücklegt und die damit verbundene Automatisation, dahinter liegende Prozesse sowie wirtschaftliche Überlegungen.

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