Modellorgane für das Chirurgentraining

BMWi INNO-KOM-Ost MF 120110 | Laufzeit: 10.2012 – 03.2015 Marit Baltzer, Hauke Wulf, Michael Meyer, FILK Freiberg
  • Kategorien:
  • Kollagen

AUSGANGSSITUATION

In der Biologie und Medizin werden unterschiedliche Modelle und Präparate aus verschiedenen Werkstoffen für die Vermittlung der Anatomie verwendet. Je nach Modell werden Form, Farbe und Größe sowie die anatomischen Lagebeziehungen der Organe untereinander dargestellt. Die Anwendungsmöglichkeiten von Modellorganen aus Kunststoff oder Latex für das Operationstraining sind jedoch sehr begrenzt und der Bedarf an realistischen und funktionellen Modellen für die chirurgische Ausbildung ist enorm. Dafür müssen nicht nur anatomische und optische, sondern vor allem auch haptische und funktionelle Eigenschaften abgebildet werden, um eine Bearbeitung mit Operationsinstrumenten zu ermöglichen.

PROJEKTZIEL

Ziel des Projektes war es daher, Technologien mit geeigneten Rezepturen auf Kollagenbasis zu entwickeln, um Modellorgane mit verschiedenen Formgebungsverfahren kostengünstig herstellen zu können.

LÖSUNGSWEG

In einem Anforderungs­katalog wurden zunächst die Rahmen­be­dingungen und Ziel­stellungen fest­gelegt, welche Material­eigenschaften am Modell zwingend abzubilden sind. Dazu gehört,dass neben der chirur­gischen Mani­pulation mit scharfen und elek­trischen Messern und Instru­menten auch die Darstellung in diag­nosti­schen Bild­gebungs­verfahren möglich ist. In Absprache mit Chirurgen wurden Details für die Form­gebung über­arbeitet. Nach diesen Vorgaben wurden Aluminium­guss­formen ange­fertigt. Durch Optimierung der Rezep­turen, mit sehr unter­schied­lichen Aus­legungen, je nach Art des Modells und der Operation, die daran trainiert werden soll, können mit den Formen Modelle zunächst gegossen werden.

Die Formen wurden so überarbeitet, dass sie trotz des Gewichts handhabbar sind (mehrteilig), die Modelle schnell aushärten (Kühlung) und gut entformt werden können. Je nach Modell werden diese in weiteren Schritten beschichtet und stabilisiert, bis an den Gesamtmodellen chirurgische Interventionen wie Schneiden, Klippen, Nähen, Kleben mit Original-OP-Instrumenten durchgeführt werden können. Gleichzeitig geben die Modelle haptische, optische und funktionelle Eigenschaften der Organe wieder und ermöglichen ein reali­täts­nahes Training in Verbindung mit einem geeigneten OP-Trainingstorso. Für die Herstellung eines Darmmodells wurde die Düsengeometrie für die Schlauchextrusion angepasst. Durch die asymmetrische Anordnung der Austrittsdüse überwirft sich das Material und es entstehen die typischen Falten und Tänien des Darms.

ERGEBNISSE

Mit den Modellen können zurzeit folgende Eingriffe in chirurgischen Trainingskursen geübt werden:

  • Cholezystektomie: die Galle kann aus dem Leberbett herauspräpariert werden

  • Biopsie an der Leber: Entnahme von „Organmaterial“ mit einer speziellen Nadel

  • Appendektomie: Entfernung des Blinddarms mit einer Schlinge

  • Endoskopie (Darm): Untersuchung des Darms, trainiert wird die allgemeine Instrumentenhandhabung und Orientierung im Körper

  • Gastroskopie und Gastrostomie: Untersuchung des Magens und Legen einer Magensonde, sowohl durch die Speiseröhre als auch über die Bauchdecke mit Hilfe einer Veressnadel

Gießfähige Modelle können mit den angefertigten Gussformen im Kleinserienmaßstab gefertigt werden. Das Darmmaterial wird durch Extrusion als Endlosware hergestellt. Alle Modelle sind soweit konserviert, dass sie bis zu 8 Wochen problemlos bei Raumtemperatur gelagert werden können. Im Vergleich mit marktüblichen Preisen für Organpakete vom Schlachthof können mit den Modellen auf Kollagenbasis kostengünstige Alternativen angeboten werden.

   

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Danksagung

Das Forschungsvorhaben „Modellorgane für das Chirurgentraining“, Reg.‐Nr.: MF120110 wurde anteilig vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages innerhalb des Förderprogramms „FuE‐Förderung gemeinnütziger externer Industrieforschungseinrichtungen in Ostdeutschland – Modul Marktorientierte Forschung und Entwicklung (MF)“ über den Projektträger EuroNorm GmbH gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.

Kontakt

FILK Freiberg Institute gGmbH
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D-09599 Freiberg

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