Sichere Tieroperationen mit Fusion 360

11. Juni 2021 Industrie Sarah Feustel

Herausforderung

Für Tierärzte steht das Wohl des Tieres an erster Stelle. Doch Tieroperationen bergen immer ein hohes Risiko. Jedes Jahr werden viele Tieroperationen aufgrund von Verletzungen und Krankheiten durchgeführt. Doch welche neuen Möglichkeit gibt es, um Operationen besser zu planen und die Sicherheit in zu erhöhen?

Lösungsansatz

In Autodesk Fusion 360 können 3D-Modelle anatomische Variationen, wie z.B. Frakturen, visualisieren und dem OP-Team verbesserte Möglichkeiten zur Vorbereitung auf Eingriffe bieten. Die additive Fertigung kann auch zur Herstellung verschiedener Hilfsmittel verwendet werden und erleichtert fortschrittliche orthopädische Verfahren.

Ergebnis

Durch die sorgfältige Vorbereitung mit Hilfe der 3D-Technologie hat sich gezeigt, dass Tieroperationen schneller und mit erhöhter Sicherheit durchgeführt werden können. Es kann zu besseren Operationsergebnissen mit schnellerer Genesung, besseren Lebensbedingungen führen und hoffentlich das Leben der Tiere verlängern.

Mit den Tieren im Zentrum

“Was ich möchte, ist, dass unsere Behandlungen die bestmöglichen für die Tiere sind, und dass wir glückliche und zufriedene Tierbesitzer sehen.” Das sind die Worte von Alexander Then, Veterinärmediziner im Blue Star Animal Hospital (Blå Stjärnans Djursjukhus) in Göteborg. Alexander ist ein unternehmungslustiger Mensch und engagiert sich stark für Tiere, Veterinärmedizin – insbesondere die bildgebende Diagnostik – und Technologie. Im vergangenen Jahr hat er begonnen, seine Interessengebiete zu bündeln, indem er neue Wege zur Vorbereitung und Planung fortgeschrittener Tieroperationen mit Hilfe von 3D-Modellierung entwickelt hat.

Die Tierarztpraxis unterliegt strengen Richtlinien, die sicherstellen, dass alles im Interesse der Tiere erfolgt und den Tieren kein Leid zugefügt wird. „Es ist wichtig, immer das Wohl der Tiere im Blick zu haben, und je mehr wir die Daten nutzen, die wir während der Untersuchungen eines Tieres sammeln, desto effizienter können wir die Operationen durchführen“, sagt Alexander. Ziel sei es, die Sicherheit bei Tieroperationen zu erhöhen, indem die Zeit vom Operationssaal in die davor liegende Planungsphase verlagert wird.

Neue Technologie bietet neue Möglichkeiten

Traditionell wird die bildgebende Diagnostik bei Untersuchungen und Operationsvorbereitungen eingesetzt. Dies sind hauptsächlich Computertomographie (CT) sowie Magnetresonanztomographie (MRT).

Was Alexander entwickelt, ist die Verwendung von Modellierungssoftware, um 3D-Modelle von Frakturen oder anderen Arten von Anomalien (wie angeborene Erkrankungen oder entzündlich veränderte Skelettteile) zu erstellen. Mit einem 3D-Modell, ob virtuell oder 3D-gedruckt, kann das OP-Team gemeinsam den Eingriff detaillierter als durch Röntgenstrahlen vorbereiten. 

Tieroperationen_Bildgebende Diagnostik

Es hat sich gezeigt, dass die Größenwahrnehmung beim bloßen Betrachten von radiologischen Bildern, die fast beliebig vergrößert und verkleinert werden können, fast immer sehr schlecht eingeschätzt wird. Indem Sie ein 3D-gedrucktes Objekt in die Hand nehmen, erhalten Sie ein besseres Verständnis dafür, wie groß oder klein etwas wirklich ist. Sie können den Tierhalter auch klarer in das Problem einbringen, zeigen, was der Fehler ist und wie er aussieht, über Alternativen unterrichten und beschreiben, was getan werden kann oder muss.

Für das Tier bedeutet dies keine zusätzliche Untersuchung, sondern basiert in erster Linie auf den CT-Bildern zur Erstellung des 3D-Modells. Aus den Rohdaten (CT-Bilder) wird mit einer Software ein 3D-Netz der Anatomie generiert. Dieses Modell kann dann in jedem Programm verwendet werden und das Programm, in dem Alexander hauptsächlich arbeitet, ist Autodesk Fusion 360.

Der erste Fall

Im Blue Star Animal Hospital wurde Alexanders Methode bisher bei zwei Tieroperationen angewendet. Der erste war ein 1,5-jähriger Staffordshire Bull Terrier Rüde mit gekrümmtem Rücken, der aufgrund seiner Probleme wackelte, Rückenschmerzen hatte und nie so etwas Alltägliches tun konnte, wie sein Bein zum Pinkeln zu heben.

Ursache war ein vorangegangenes Trauma und Untersuchungen ergaben zwei schwere Wirbelbrüche, die falsch zusammengewachsen waren, was eine Operation erforderlich machte. Alexander sah, dass sich der Fall für die Anwendung der Technik eignen würde, und die Eigentümer stimmten schnell zu, als sie darüber informiert wurden, dass sie keine Risiken oder zusätzliche Untersuchungen mit sich bringt, sondern es darum geht, die Sicherheit und Genauigkeit der Operation zu erhöhen.

Alexander war damals neu in der 3D-Modellierung und verbrachte viel Zeit damit, das Modell richtig hinzubekommen. Bei einem Rücken geht es nicht um die Belastung, sondern um Winkel und Maße, die man, wenn man sich mit der Software auskennt, leicht in das 3D-Modell in Fusion 360 übertragen kann. Anschließend modellierte er die Bohrerführung, die aus zwei Teilen bestand. Ein Teil, in dem eine Scheibe aus der exakten Oberfläche des Wirbels erstellt wurde, und einem Teil, in dem die berechneten Winkel in Zylindern angegeben wurden, um die eigentliche Führung für den während der Operation verwendeten Bohrer zu erstellen. Ihm fehlte ein 3D-Drucker, aber er setzte sich mit einem Tierarzt an der Washington State University in Verbindung, der das Modell aus Alexanders Dateien druckte und nach Göteborg schickte.

Das Ergebnis war sehr erfolgreich. Mit dem 3D-gedruckten Modell konnten die Chirurgen im Vorfeld genau sehen, wo sie bohren und wie die Schrauben eingesetzt werden. Sie konnten planen, wie viel entfernt werden musste und wie der Bereich zwischen den Wirbeln getrennt werden würde. Die Operation verlief gut und der Hund konnte nach zwei Tagen mit einem deutlich gesünderen Rücken nach Hause gehen. Eine CT-Untersuchung unmittelbar nach der Operation zeigte, dass die Schrauben und das Implantat mit sehr guter Passgenauigkeit eingesetzt wurden. Und nach einer gewissen Rehabilitationsphase mit Hilfe der Physiotherapeuten der Tierklinik konnte er bei seinen Spaziergängen erstmals sein Bein heben!

Tieroperationen
Alexander Then

Die Zukunft ist jetzt

Tieroperationen sind nichts Neues, ebenso wenig das Erstellen von 3D-Modellen. Die Erstellung von 3D-Modellen zur Verbesserung des Erfolgs in der Tierchirurgie ist jedoch neu. Derzeit wird dies nur gelegentlich gemacht, aber Alexander sieht die Vorteile der Technologie als so groß an, dass sie bald von immer mehr Menschen in der Veterinärmedizin genutzt und angenommen werden wird. “In der Humanmedizin haben sich die Dinge weiterentwickelt, und ich arbeite mit einem Team des 3D-Zentrums am Universitätsklinikum Skåne in Lund zusammen. Ich habe viel Kontakt mit ihnen, um mehr zu lernen und Ideen zu entwickeln. Was wir brauchen, ist Zusammenarbeit, damit mehr Menschen dies erkennen und wir zusammenarbeiten, um ein Gebiet mit enormem Potenzial zu entwickeln. Ich gehöre zu den ersten, die das in Schweden machen, und bin derjenige, der am aktivsten an der Entwicklung arbeitet, aber ich würde gerne mehr Leute einbeziehen, damit wir es gemeinsam weiterführen können”, sagt Alexander.

Ein herausragendes Merkmal von Alexander ist seine Offenheit für Kooperationen. Er sagt, er sei sehr daran interessiert, Akteure aus anderen Bereichen zu finden, um gemeinsam Möglichkeiten rund um die 3D-Technologie zu entwickeln. Als Beispiel nennt er Titandrucker, von denen er von der Entwicklung bestimmter Implantate sehr profitieren würde – eine große Investition, in die er derzeit nicht investieren kann. Mit einem Kooperationspartner, der einen solchen hat, könnte er sein Wissen und seine Erfahrung in Entwicklungsprojekte einbringen. Er ist davon überzeugt, dass die Zusammenarbeit uns in die Zukunft führen kann und damit die Chirurgie sowohl für unsere Tiere als auch Menschen sicherer macht.

„Als Tierärzte wollen wir das Beste für die Tiere und können mit der 3D-Technologie sorgfältiger planen, kleinere Operationswunden öffnen, die Narkosezeit verkürzen und die Operationszeiten verkürzen, was eine schnellere Genesung ermöglicht und die Überlebenschance erhöht. Wenn Sie beispielsweise eine Operation, die einige Stunden dauert, um 30 Minuten verkürzen können, macht das einen großen Unterstschied. Wir haben die Rohdaten, die wir brauchen, bereits aus den regelmäßigen Untersuchungen, so dass es keine zusätzlichen Untersuchungen oder Risiken für die Tiere mit sich bringt. Es ist notwendig, dass mehr Menschen die Vorteile der 3D-Technologie erkennen und dass wir Tierärzte umdenken und die Zeit von den Tieroperationen auf die Vorbereitung verlagern“, führt Alexander aus.

Immer einen Schritt voraus

Als der getriebene Mensch, der er ist, hat Alexander Then natürlich an den nächsten Schritt gedacht, nämlich den 3D-Druck von maßgeschneiderten Ersatzteilen, um chirurgisch entfernte Teile zu ersetzen. Schon jetzt trifft er Vorbereitungen für eventuelle Situationen und fertigt Modelle für die tierischen Patienten an, denen seiner Meinung nach durch Implantate geholfen werden könnte, um Funktion und Aussehen zu verbessern.

Ersatzteile per 3D-Druck für Tieroperationen

„Wenn man bei einem Tier Teile austauschen will, geht es darum, das richtige Material zu finden, die Haltbarkeit zu berechnen und Belastungsanalysen durchzuführen. Wichtig ist natürlich, dass absolut alles stimmt, deshalb lerne ich gerade viel über verschiedene Berechnungen und Materialien“ , sagt er. Alexander führt unter anderem Simulationen in Fusion 360 mit all den maßgeschneiderten Implantaten durch, die möglicherweise an Tieren operiert werden können. Er dokumentiert alles unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit und profitiert in hohem Maße von den umfangreichen Kenntnissen, die im 3D-Zentrum des Universitätsklinikums Skåne in Lund vorhanden sind. Er trifft sich mit ihnen kontinuierlich in digitalen Meetings, um Erfahrungen auszutauschen und neue Verbesserungen zu erarbeiten.

Neben der Vorbereitung auf den nächsten technologischen Schritt möchte Alexander auch das Bewusstsein für die technischen Möglichkeiten und deren Auswirkungen schaffen. Das Wohlergehen der Tiere steht für ihn immer im Mittelpunkt und das Wichtigste für ihn ist, dass alles, was er tut, dazu beiträgt, die Dinge für die Tiere besser zu machen.


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