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Qualitätskontrolle von additiv gefertigten medizinischen Produkte mit industrieller Computertomografie

Kategorien:
  • Metrologie für die Wirtschaft
16.12.2019

Um herauszufinden, wie vertrauenswürdig medizinische Implantate und Hilfsmittel aus dem 3D-Drucker sind, wurden in dem europäischen Metrologie-Forschungsprojekt MetAMMI 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 kamen 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 vom Material und der 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.

Kiefer mit Dentalbohrführung
Abb. 1: Erprobung einer additiv gefertigten (AM) Dentalbohrführung zum Bohren von Löchern für Zahnimplantate in künstliche Kiefermodelle mit nur wenigen Stützzähnen. Bohrwinkel α und Bohrtiefe wurden mit Computertomografie gemessen.

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