MEDICAL
Universitätskliniken Leuven bündeln 3D-Expertise in einem zentralen Point-of-Care-Labor
Das Uni-Klinik n Löwen (UZ Leuven) ist Belgiens größtes Universitätskrankenhaus und bekannt für seine fachärztliche Versorgung und innovativen Behandlungen. Darüber hinaus ist das Krankenhaus führend in der klinischen Forschung und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung der Patientenversorgung.
Der 3D-Druck am Point-of-Care war für das Universitätsklinikum Leuven nichts Neues, aber da das Fachwissen im Bereich der 3D-Visualisierung und des 3D-Drucks über die verschiedenen klinischen Abteilungen verteilt lag, beschloss das Krankenhaus, dieses Know-how bündeln und seinen Wirkungsbereich durch die Einrichtung eines zentralen Labors zu erweitern. Das Labor, das eng mit der radiologischen Abteilung verbunden ist, vereint das Fachwissen von Ärzten, Wissenschaftlern und Ingenieuren und steht nun allen Abteilungen auf Projektbasis zur Verfügung.
In diesem Blog berichtet Prof. Dr. Ir. Stijn De Buck, Leiter des 3D-Point-of-Care-Labors, und Prof. Dr. Frank Weekers, operativer Leiter am Universitätsklinikum Leuven, erklärt, warum sich das Klinikum für die Zusammenführung der 3D-Druckeinrichtungen entschieden hat, wie sie die erfolgreiche Umsetzung geplant haben und welche Vorteile sie in der Nutzung von 3D-Visualisierung und -Druck für die klinische Versorgung, die Aus- und Weiterbildung und die Forschung sehen.
Prof. Dr. Frank Weekers, Geschäftsführender Direktor und Prof. Dr. Ir. Stijn De Buck, 3D Point-of-Care Manager an den Universitätskliniken Leuven.
Was waren die wichtigsten Gründe für die Zusammenführung der 3D-Druckeinrichtungen im Universitätsklinikum Leuven?
Wir konnten im gesamten Krankenhaus feststellen, dass das Interesse an der Erforschung des 3D-Drucks rasch zunahm. Einige Abteilungen waren so weit gegangen, selbst in 3D-Druck-Hardware zu investieren, konnten diese aber aufgrund begrenzter interner Kenntnisse und einer steilen Lernkurve nicht effizient nutzen.
Andere Abteilungen waren bereits viel weiter fortgeschritten: Die radiologische Abteilung beispielsweise nutzte die 3D-Visualisierung als Teil ihres diagnostischen Rahmens sehr gekonnt, und die Abteilungen für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (MKG) und Orthopädie hatten bereits umfangreiche Fachkenntnisse sowohl im 3D-Druck als auch in der Visualisierung aufgebaut.
Diese fragmentierte Struktur hatte jedoch zur Folge, dass das Krankenhaus als Ganzes noch lange nicht in der Lage war, das Potenzial der 3D-Technologien voll auszuschöpfen.
Wir waren der Meinung, dass die Konsolidierung unserer Bemühungen in einer einzigen, zentralisierten Einrichtung uns die bestmögliche Voraussetzung dafür bieten würde, unsere Fähigkeiten noch weiter auszubauen, nicht nur im Hinblick auf die Patientenversorgung, sondern auch auf die Ausbildung von Medizinstudenten und Fachärzten sowie auf die Unterstützung von Forschungsaktivitäten.
Wie sind Sie konkret vorgegangen, um ein zentrales Labor einzurichten?
Ein wichtiger Ausgangspunkt für das gesamte Projekt war die Identifizierung und Einbindung aller relevanten Interessengruppen. Wir haben uns mit den einzelnen klinischen Abteilungen in Verbindung gesetzt, um ihre Bedürfnisse und Wünsche in Bezug auf 3D-Druck und Visualisierung zu ermitteln. Auf diese Weise erhielten wir ein realistisches Bild vom Umfang des Projekts und konnten so die Grundlage für die Planung schaffen.
Um das Projekt zu strukturieren und klare Rollen und Zuständigkeiten festzulegen, setzten wir einen multidisziplinären Lenkungsausschuss ein, an dem Partner aus den klinischen Teams, den bildgebenden Abteilungen, den medizinischen und verwaltungstechnischen Gremien sowie der Universität beteiligt waren und der wichtige Entscheidungen über die Prioritäten des Labors treffen sollte. So war beispielsweise eine der ersten Entscheidungen, die wir trafen, die Harmonisierung und Zentralisierung der im gesamten Krankenhaus verwendeten Software.
Wir waren der Meinung, dass die Konsolidierung unserer Bemühungen in einer einzigen, zentralisierten Einrichtung uns die bestmögliche Grundlage bieten würde, um unsere Möglichkeiten noch weiter auszubauen, nicht nur im Hinblick auf die Patientenversorgung, sondern auch auf die Ausbildung von Medizinstudenten und Fachärzten sowie auf die Unterstützung von Forschungsaktivitäten.
Wir haben auch beschlossen, die Bildgebungsabteilungen eng in das neue 3D-Labor einzubeziehen. So verfügen Radiologen und Radiologietechnologen bereits über ein großes Fachwissen in der Bildinterpretation, was oft ein entscheidender Ausgangspunkt für die genaue Segmentierung von Bildern ist, insbesondere bei komplexeren Pathologien.
Warum haben Sie sich für die Materialise Mimics Medical Software entschieden?
Beim Vergleich verschiedener auf dem Markt erhältlicher Softwarepakete haben wir festgestellt, wie umfangreich das Mimics-Paket ist. Es bietet alles, was wir für die Segmentierung von Bildern und die Erstellung von 3D-Modellen und -Vorlagen benötigen, sei es für Druck oder Visualisierung. Die Lösung umfasst eine Reihe von halbautomatischen Segmentierungswerkzeugen, die selbst bei komplexer pathologischer Anatomie sinnvoll eingesetzt werden können. Darüber hinaus bietet die Software eine Vielzahl von Import-/Exportformaten und verfügt über die notwendigen Werkzeuge zur Interaktion mit (FEM-)Simulationspaketen. Außerdem ermöglicht die Skripterstellung die Automatisierung von häufig verwendeten Arbeitsabläufen.
Die Tatsache, dass es sich bei Mimics um eine CE-zertifizierte Software für Medizinprodukte handelt, war für uns ebenfalls wichtig. Das bedeutet, dass die Software den medizinischen Vorschriften entspricht und wir sie nicht nur in der Forschung, sondern auch in der klinischen Praxis problemlos einsetzen können.
Auf praktischer Ebene war die Möglichkeit, die Software zentral zu verwalten, ein weiteres wichtiges Kriterium für uns, und wir sind der Meinung, dass dies sowohl in praktischer als auch in finanzieller Hinsicht echte Vorteile bringt. Alle klinischen Abteilungen des Krankenhauses verwenden nun dasselbe Softwarepaket. Das ist aus Sicht der Ausbildung und Wartung am sinnvollsten.
Auch das von Materialise angebotene Schulungspaket und die individuelle Beratung sind besonders positiv aufgefallen. Dank ihres flexiblen Ansatzes bei der Durchführung von Schulungen konnten die besonderen klinischen Bedürfnisse und Anforderungen der einzelnen Abteilungen innerhalb des Krankenhauses berücksichtigt werden, so dass wir alle einen optimalen Start hinlegen konnten.
Materialise Mimics Medical ist eine auf medizinischen 3D-Bildern basierende technische Software, die effizient vom Bild zum 3D-Modell führt und die Skalierung von der Forschung und Entwicklung bis hin zum klinischen Betrieb mit hohen Stückzahlen ermöglicht.
Wie sieht die Organisation des heutigen 3D-Drucklabors aus und wie erhalten die Abteilungen Zugang zu dieser Technologie?
Wir arbeiten derzeit auf Projektbasis, wobei die einzelnen Abteilungen einen Antrag für die Durchführung eines bestimmten Projekts einreichen.
Eine Voraussetzung für die Inanspruchnahme der Labordienstleistungen ist, dass bereits einige klinische Nachweise vorliegen, die den Einsatz des 3D-Drucks oder der Visualisierung für das Projekt unterstützen. Wenn dies nicht möglich ist, sollte für das Projekt ein klinischer Nachweis über die Eignung der 3D-Technologie für diese spezielle klinische Anwendung erbracht werden. Auf lange Sicht gibt uns die Beschäftigung mit messbaren klinischen Nachweisen ein besseres Bild davon, wo der tatsächliche Nutzen des 3D-Drucks und/oder der Visualisierung in Bezug auf die Patientenversorgung liegt.
Wir haben auch eine Zusammenarbeit mit der KU Leuven, unserer Partneruniversität, im Rahmen von präklinischen Forschungsprojekten aufgebaut.
Wo sehen Sie die größten Vorteile durch den Einsatz von 3D-Software und Drucklösungen?
Im Hinblick auf die klinische Versorgung sehen wir mehrere Vorteile, insbesondere bei komplexen Pathologien. Die Möglichkeit, die Anatomie in 3D zu sehen und zu untersuchen, ist für das medizinische Verständnis von großer Bedeutung. Es bedeutet auch, dass wir vor der Durchführung bestimmte Verfahren planen und sogar simulieren können. Bei komplexen kardiovaskulären Erkrankungen möchte der Arzt zum Beispiel vielleicht mit einem Katheter intervenieren. In diesem Fall ist es äußerst hilfreich, die Operationsstelle im Voraus zu visualisieren oder sogar einen 3D-Druck anzufertigen und den Eingriff zu simulieren.
Ein weiteres Beispiel ist die orthopädische Chirurgie zur Behandlung komplexer Frakturen. Wenn ein Knochen, wie z. B. das Fersenbein, nachgebildet wird, können orthopädische Chirurgen die Komplexität verstehen und den Eingriff genau planen, wodurch sich die Operationszeit verkürzt und die Erfolgsaussichten verbessert werden.
Wir sehen verschiedene Vorteile, insbesondere bei komplexen Pathologien. Die Möglichkeit, die Anatomie in 3D zu sehen und zu untersuchen, ist für das medizinische Verständnis von großer Bedeutung. Es bedeutet auch, dass wir vor der Durchführung bestimmte Verfahren planen und sogar simulieren können.
Sie können sich sicher vorstellen, dass 3D-Visualisierungen und insbesondere 3D-Druckmodelle auch die Kommunikation mit den Patienten erheblich vereinfachen. Schließlich ist es viel leichter, die Erklärungen eines Arztes zu verstehen, wenn er sie an einem echten Modell veranschaulichen kann. Dies ist ein Punkt, bei dem sich die 3D-Technologie wirklich positiv auswirken kann, da sie die Wahrnehmung des Patienten direkt verbessert.
Auf welche andere Art und Weise bringt der 3D-Druck dem Universitätsklinikum Leuven zusätzlichen Nutzen?
Als Universitätsklinikum sind Forschung – sowohl präklinisch als auch klinisch – und Ausbildung natürlich wichtige Bestandteile unserer Arbeit. Die drei Säulen unseres strategischen Plans für 2020 bis 2025 – ‘Grenzen überschreiten’ - sind die klinische Versorgung, Forschung und Innovation sowie die Ausbildung von Medizinstudenten und Spezialisten.
In der Forschung eröffnen 3D-Visualisierung und -Druck eine Welt voller Möglichkeiten, und wir haben bereits einige Partnerschaften aufgebaut, in denen das Labor spezielle 3D-Drucklösungen für Forschungszwecke anbietet. Die Vorteile liegen schon jetzt auf der Hand. Mithilfe von 3D-Druckmodellen ist es viel einfacher, genaue Messungen vorzunehmen, und bei Simulationen können wir uns nun auf echte Patientenbilder stützen, was zu viel genaueren und realistischeren Simulationen führt.
Wenn es um die Ausbildung von Ärzten und Spezialisten der Zukunft geht, trägt der Einsatz des 3D-Drucks am Point-of-Care in mehrfacher Hinsicht bei. Einerseits fungiert das Labor als Wissensplattform, die die Möglichkeit bietet, etwas über den 3D-Druck und seine Anwendungen zu lernen. Parallel dazu haben wir bereits gesehen, wie 3D-gedruckte Modelle ganz konkret bei der Ausbildung helfen können. Zum Beispiel haben wir einen Kehlkopf gedruckt, der in der Notaufnahme des Krankenhauses für die Ausbildung in der Koniotomie verwendet wird. Die Studenten können lernen und üben, wie man einen Intubationstubus in den Kehlkopf einführt. Sie können dies sowohl an Erwachsenen- als auch an Kindermodellen üben.
3D-Point-of-Care-Manager mit 3D-Drucker und 3D-gedrucktem Schädel
Wie wird sich der 3D-Druck im Krankenhaus Ihrer Meinung nach in Zukunft entwickeln?
Wir haben zwar noch nicht den Stand einer vollständig zentralisierten 3D-Druckeinrichtung erreicht, aber wir sind auf einem guten Weg, und eine reibungslose Kommunikation zwischen den Abteilungen wird uns helfen, gemeinsam noch weiter zu gehen. Der Lenkungsausschuss, den wir bereits erwähnt haben, spielt eine wichtige Rolle bei der Erleichterung der Kommunikation. Außerdem haben wir eine eigene interne Website eingerichtet, die den Zugang zu diesem Dienst erleichtert.
In den Abteilungen für MKG, Orthopädie, Strahlentherapie und Bildgebung ist immer noch viel Fachwissen gebündelt, und wenn wir uns dieses Fachwissen zu eigen machen und gemeinsam nutzen, werden wir die kommenden Herausforderungen viel besser meistern. Mit der Weiterentwicklung des Angebots rechnen wir auch mit mehr abteilungsübergreifenden Lösungen, die in verschiedenen Fachrichtungen eingesetzt werden können.
Welche Trends erwarten Sie für den 3D-Druck im Allgemeinen?
Wir gehen davon aus, dass künstliche Intelligenz in den kommenden Jahren eine immer wichtigere Rolle bei der Automatisierung von Arbeitsabläufen rund um die patientenspezifische 3D-Visualisierung und den 3D-Druck spielen wird, insbesondere im Hinblick auf die Segmentierung. Dies wird eine wirklich positive Entwicklung sein und das Potenzial dieser Technologie weiter steigern – indem es möglich wird, mehr Bilder zu geringeren Kosten zu segmentieren, wird eine wirklich personalisierte Versorgung erschwinglicher werden.
Auch auf der Hardwareseite wird es große Fortschritte geben: Die Drucker werden weiterentwickelt, und auch die Materialien, die gedruckt werden können, werden verbessert. Wer weiß, wann wir vielleicht sogar in der Lage sein werden, Gewebe oder Gerüste zu drucken, die zur Implantation von Gewebe verwendet werden können!
Es ist klar, dass es in den kommenden Jahren einige aufregende neue Innovationen geben wird.
Für uns bedeutet die Einrichtung unseres eigenen, zentralisierten Point-of-Care-Labors, dass wir auf dieser aufregenden Reise eine führende Position einnehmen und sicherstellen, dass wir in der Lage sein werden, alle Vorteile der 3D-Technologien für die Zukunft der Medizin und der personalisierten Pflege voll auszuschöpfen.
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Interessieren Sie sich für den 3D-Druck am Point-of-Care?
Entdecken Sie die Möglichkeiten der 3D-Planung und des 3D-Drucks auf unserer Seite.
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