Personalisiertes 3D-gedrucktes Knieimplantat könnte Tausenden von Arthritis-Patienten helfen

Personalisiertes 3D-gedrucktes Knieimplantat könnte Tausenden von Arthritis-Patienten helfen

Eine bahnbrechende neue Behandlung, die 3D-gedruckte Implantate verwendet und Zehntausenden von Knie-Arthrose-Patienten Linderung verschaffen könnte, hat nach einer virtuellen „in-silico“-Studie, die ihre Sicherheit bewiesen hat, die Zulassung zur Erprobung an britischen Patienten erhalten.

Die personalisierte Behandlung der frühen Kniearthrose, die von Ingenieuren des Center for Therapeutic Innovation (CTI) der University of Bath entwickelt wurde, verwendet modernste 3D-Metalldrucktechnologie, um personalisierte Titanlegierungsplatten in medizinischer Qualität herzustellen, die perfekt zu jedem Patienten passen.

Die TOKA-Behandlung (Tailored Osteotomy for Knee Alignment) verbessert das operative Verfahren und die Passform von High-Tibial-Osteotomie-Platten (HTO), die zur Neuausrichtung des Knies eines Patienten verwendet werden, und macht sie stabiler, komfortabler und tragfähiger als bestehende generische Platten. Die Technik vereinfacht auch die HTO-Chirurgie, wodurch Operationen schneller und damit sicherer werden.

Die HTO-Platten wurden bereits virtuell in einer computergestützten Studie mit CT-Scandaten von 28 Patienten auf Sicherheit getestet. Die klinische In-silico-Studie, die weltweit erste, die die Sicherheit eines orthopädischen Geräts demonstrierte, modellierte die Belastungen, die auf die maßgeschneiderten Platten ausgeübt würden, und zeigte, dass sie in Bezug auf die Sicherheit mit der Standardbehandlung vergleichbar sind.

Professor Richie Gill vom Center for Therapeutic Innovation sagt: „Kniearthrose ist ein wichtiges gesundheitliches, soziales und wirtschaftliches Problem und wird nicht so viel beachtet, wie es sollte. Ein Viertel der Frauen über 45 haben es und etwa 15 Prozent der Männer, also ist es eine erhebliche Belastung, mit der viele leben.

„Ein Kniegelenkersatz ist nur bei Arthrose im Endstadium sinnvoll, so dass Sie möglicherweise Schmerzen haben und lange Zeit, möglicherweise Jahrzehnte, mit einer Behinderung leben müssen, bevor dies möglich ist. Wir hoffen, dass das von uns entwickelte neue TOKA-Verfahren dies ändert.“

Kniearthrosepatienten, die sich einer TOKA unterziehen, werden einem 3D-CT-Scan ihres Knies unterzogen, bevor eine personalisierte 3D-gedruckte Bohrschablone und Platte erstellt wird, die beide an ihren Tibia (Schienbein) angepasst sind. Die Bohrschablone vereinfacht die Operation und wurde entwickelt, um die chirurgische Genauigkeit zu verbessern.

Im Rahmen des Prozesses werden auch erstmals 3D-gedruckte Schraubengewinde in die HTO-Platten implementiert, sodass diese optimal positioniert werden können, um sie am Knochen zu befestigen.

Studien beginnen, sobald klinische Zentren für elektive Operationen wieder geöffnet sind

Wenn die klinischen Zentren später in diesem Jahr wieder elektive Operationen durchführen, werden die Studien beginnen. Krankenhäuser in Bath, Bristol, Exeter und Cardiff werden an einer randomisierten Kontrollstudie teilnehmen, um die Patientenergebnisse mit einem bestehenden generischen HTO-Verfahren zu vergleichen.

In Italien haben bereits Tests der TOKA-Technik begonnen, wo bisher 25 Patienten im Rahmen einer Studie am Rizzoli-Institut in Bologna neue personalisierte HTO-Platten erhielten.

Bei der High Tibia Osteotomie (HTO) wird das Kniegelenk neu ausgerichtet, indem ein Schnitt in die Tibia (Schienbein) gemacht und ein kleiner Spalt geöffnet wird, der durch eine Metallplatte stabilisiert werden muss. Diese Neuausrichtung verlagert die Belastung auf einen weniger „abgenutzten“ Teil des Knies. Die Patientenergebnisse hängen davon ab, wie genau der Schnitt ausgeführt und die Lücke geöffnet wurde.

Prof. Gill fügt hinzu: „Die HTO-Chirurgie hat eine lange klinische Geschichte und führt bei sorgfältiger Durchführung zu sehr guten Ergebnissen. Die Schwierigkeit für Chirurgen besteht darin, eine hohe Genauigkeit zu erreichen, weshalb wir die TOKA-Methode entwickelt haben, die mit einem CT-Scan und einem digitalen Plan beginnt.

„Der 3-D-Druck des maßgefertigten Knieimplantats und das Scannen vor der Operation bedeutet, dass Chirurgen genau wissen, was sie vor der Operation sehen und wo das Implantat platziert wird.“

„Neben der präzisen Operationsplanung durch den Chirurgen können auf Basis der Scandaten automatisch eine Bohrschablone (oder Schablone) und ein Plattenimplantat, jeweils individuell auf den Patienten zugeschnitten, in 3D gedruckt werden.

„Wichtig ist, dass diese Art der Behandlung die Symptome der Kniearthrose lindert und gleichzeitig das natürliche Gelenk erhält.“

Das Vorplanungselement vereinfacht die Operation erheblich und könnte die Zeit auf dem OP-Tisch von zwei Stunden auf rund 30 Minuten verkürzen.

Die bisherige Arbeit und die britische Studie werden von Versus Arthritis UK unterstützt und finanziert. Die in silico Studie wurde veröffentlicht in Kommunikationsmedizin.