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Wie gut sind Implantate aus dem 3D-Drucker?

Qualitätskontrolle additiv gefertigter medizinischer Produkte mittels Computertomografie

PTBnews 3.2019
03.06.2019
Besonders interessant für

additive Fertigung

Implantologie in Medizin und Zahnmedizin

Koordinatenmesstechnik

Die Medizin setzt große Hoffnungen in Implantate und Hilfsmittel, die für jeden individuellen Patienten spezifisch angefertigt werden. Sie können über additive Fertigung (3D-Druck) produziert werden, und das in fast beliebig komplexen Formen. Vor ihrem breiten Einsatz fordern Medizinbranche und Zertifizierungsstellen den Nachweis gleichbleibend hoher Qualität. Im Rahmen des europäischen Projekts MetAMMI hat die PTB Grundlagen für die Qualitätskontrolle additiv hergestellter medizinischer Implantate und Hilfsmittel geschaffen.

Erprobung einer additiv gefertigten Dentalbohrführung zum Bohren von Löchern für Zahnimplantate in künstliche Kiefermodelle mit nur wenigen Stützzähnen. Bohrwinkel α und Bohrtiefe wurden mit Computertomografie gemessen.

Um herauszufinden, wie vertrauenswürdig medizinische Implantate und Hilfsmittel aus dem 3D-Drucker sind, wurden in dem Projekt eine Vielzahl von Testobjekten hergestellt (Implantate, medizinische Führungen und Objekte mit Regelgeometrien). Dabei kamen verschiedene Materialien und Technologien der additiven Fertigung zum Einsatz. Besonders die Merkmale, die für die Funktion eines Implantates von Bedeutung sein können, wurden anschließend untersucht: Form, Oberfläche, Dichte sowie mechanische Eigenschaften. Dabei können verschiedene Messmethoden zum Einsatz (Nutzung des Archimedes-Prinzips, Koordinatenmesstechnik, Computertomografie mit Röntgen- und THz-Strahlung). Es stellte sich heraus, dass die Qualität des Implantats insbesondere von Material und Fertigungstechnologie abhängig ist.
Während des Projektes wurden auch praktische Fälle aus dem klinischen Alltag untersucht. Ein Beispiel ist das Bohren beim Einsetzen von Zahnimplantaten. Bei solchen chirurgischen Eingriffen ist es wichtig, eine Schädigung benachbarter Zahnwurzeln oder des Nervengewebes im unteren Bereich des Kiefers zu vermeiden. Deshalb müssen Bohrwinkel und Bohrtiefe sehr genau kontrolliert werden. Um ein stabiles und präzises Bohren zu gewährleisten, kommen sogenannte Dentalbohrführungen zum Einsatz.
In Zusammenarbeit mit einer Zahnarztpraxis, Medizinphysikern sowie Zahntechnikern wurden mehrere additiv gefertigte Dentalbohrführungen genutzt, um Löcher für Implantate in realitätsnahe künstliche Kiefermodelle zu bohren. Anschließend wurden die Bohrtiefe und der Bohrwinkel mithilfe industrieller Computertomografie bestimmt. Die Tiefe der Bohrungen unterschied sich um weniger als 2 mm, die Bohrwinkel um weniger als 6°. Bei so kleinen Abweichungen ist keine Schädigung der Patienten zu erwarten.

Ansprechpartner

Fabricio Borges de Oliveira
Fachbereich 5.3
Koordinatenmesstechnik
Telefon: (0531) 592-5258
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