Forscher drucken simuliertes menschliches Gewebe für medizinische Schulungen in 3D
Die neue Technik der University of Minnesota kann die komplexe Richtungsfestigkeit, Weichheit und Dehnbarkeit von echtem Gewebe nachahmen.
Laut dem College of Science and Engineering der University of Minnesota ist es Forschern gelungen, realistische menschliche Gewebesimulatoren in 3D zu drucken, die für die medizinische Ausbildung von Chirurgen und Ärzten verwendet werden können.
Bisherige Methoden haben einfache, starre Gewebesimulatoren hervorgebracht, aber diese neue Technik, die in Science Advances veröffentlicht wurde, kann die komplexe Richtungsfestigkeit, Weichheit und Dehnbarkeit nachahmen, die in echten Geweben wie Haut und anderen Organen zu finden sind.
Die Forscher konnten die simulierten Gewebe realistischer gestalten, indem sie winzige, mit Flüssigkeit gefüllte Kapseln hinzufügten, um Blut zu imitieren. Dazu wurden kleine Mikrokapseln gedruckt, die die Flüssigkeit enthalten und verhindern, dass sie austrocknet oder den Druckprozess beeinträchtigt.
„Dieser Ansatz eröffnet die Möglichkeit, realistischere Trainingsmodelle für die Chirurgie zu erstellen, was letztendlich zu besseren medizinischen Ergebnissen führen könnte“, sagte Adarsh Somayaji, der einen Doktortitel in Maschinenbau von der University of Minnesota hat und Erstautor der Veröffentlichung ist. „Obwohl die Skalierung des Verfahrens noch Herausforderungen mit sich bringt, sehen wir ein großes Potenzial für diese 3D-Druckmethode in komplexen Trainingsszenarien.“
Eine vorläufige Studie ergab, dass Chirurgen die neuen 3D-gedruckten Modelle hinsichtlich taktiler Rückmeldung und Reaktion auf Schnitte besser bewerteten als herkömmliche Modelle. Das Team sieht zukünftige Anwendungsmöglichkeiten, die die chirurgische Ausbildung verbessern und voranbringen werden, die eine der Grundlagen des Gesundheitswesens in Minnesota ist.
Die Forscher werden sich nun darauf konzentrieren, die neue Technologie zu erweitern, um eine Vielzahl von Formen zu schaffen, die andere Organe nachahmen, bionische Organe zu entwickeln und fortschrittlichere Materialien zu integrieren, die auf gängige chirurgische Instrumente wie Elektrokauterisation reagieren – eine chirurgische Technik, bei der kleine Wucherungen mit einem Heizgerät entfernt werden.
Neben Somayaji gehörten zum Team der University of Minnesota Matthew Lawler vom Fachbereich Biomedizinische Technik sowie Zachary Fuenning und Michael McAlpine vom Fachbereich Maschinenbau. Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem CREST Lab und dem Wang Lab der University of Washington.
Die Forschung wurde vom Verteidigungsministerium finanziert und in Zusammenarbeit mit der MnDRIVE-Initiative für Robotik, Sensoren und fortschrittliche Fertigung der University of Minnesota sowie dem Minnesota Nano Center durchgeführt.
