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Künstliche Luftröhre aus dem 3-D-Drucker rettet Babys das Leben

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Durchbruch in der Medizin  

Künstliche Luftröhre aus dem 3-D-Drucker rettet Babys das Leben

01.05.2015, 14:39 Uhr | Lauran Neergaard, Holger Mehlig, t-online.de, AP

Eine Kunststoffschiene aus einem 3-D-Drucker hat einen fünf Monate alten Jungen vor dem Ersticken gerettet. Forscher aus Michigan haben eine Methode entwickelt, Babys mit Atemproblemen Luftröhren-Implantate aus dem 3-D-Drucker einzusetzen.

"Er war praktisch am Ersticken", sagt Meghan Orbich. In seinem kurzen Leben hatte ihr Sohn Ian bereits Wochen auf der Intensivstation verbracht, seine Atmung setzte immer wieder aus. In seiner Heimatstadt Pittsburgh wussten frustrierte Spezialisten nicht mehr weiter. Dann las Orbich in der Zeitung einen Bericht über Forscher in Michigan, die mit 3-D-Druckern Luftröhren-Implantate herstellen. Das war die Rettung.

Implantate wachsen mit und lösen sich dann auf

Glenn Green ist Hals-Nasen-Ohrenspezialist für Kinder an der Universität von Michigan. Zusammen mit seinem Team hatte er bereits 2013 für Schlagzeilen gesorgt. Damals hatte er das Baby Kaiba Gionfriddo mit einem Implantat aus dem 3-D-Drucker erfolgreich behandelt. Der nun Dreijährige scheint geheilt zu sein, ihm geht es gut, wie die Forscher vergangene Woche berichteten. Und: Die Schiene aus dem Drucker, die ihm einst das Atmen ermöglichte, hat sich nun zur richtigen Zeit aufgelöst.

Wenig später halfen Green und sein Team drei weiteren Babys, unter ihnen Ian Orbich. Die aus pulverisierten Plastik hergestellten Implantate hielten die Atemwege der kleinen Jungen offen. Und das Beste: Die Implantate dehnen sich aus, wenn die Babys größer werden. Für Forscher ist das der eigentliche Clou, die vierte Dimension, wie sie es bezeichnen: Bei Kindern wachsen die Implantate zunächst mit - und später, wenn sie nicht mehr benötigt werden, lösen sie sich auf.

Experten sind begeistert. Piers Barker, der die Forschung an 3-D-Ausdrucken für pädiatrische Kardiologie an der Duke Universität leitet, sagt, durch 3-D-Drucker könne man beginnen, fast jeden medizinischen Eingriff individuell zu gestalten. Dass eine Konstruktion sogar wachsen könne, habe er das erste Mal gehört.

Stützkorsett für schwache Atemwege

Der Bedarf für die Implantate ist da. In den USA wird jedes zweitausendste Baby mit geschwächten Bronchien geboren. Bei den Betroffenen können die Atemwege plötzlich zusammenbrechen und die Atmung blockiert werden. In schweren Fällen ist das lebensbedrohlich. Bei den meisten Kindern verschwindet dieser Defekt bis zum Alter von drei Jahren, weil die Atemwege stärker werden, wenn sie wachsen.

"Wir nutzen Laser, um Staub in medizinische Objekte umzuwandeln, die sich verändern, wenn sich der Körper entwickelt", erklärt Green. Vor nicht allzu langer Zeit wäre so etwas noch unvorstellbar gewesen. Sein Team will mit der Bundesbehörde zur Überwachung von Nahrungsmitteln und Arzneimitteln eine klinische Studie starten, in der 30 Kinder mit ähnlichen Atemwegsproblemen teilnehmen sollen. Ihnen sollen ebenfalls Implantate aus 3-D-Druckern eingesetzt werden.

Ersatzteile für Menschen einfach ausdrucken?

Immer mehr Ärzte wenden sich dieser Technik zu. Maßgeschneiderte künstliche Knochen, Ersatzohren und Modelle missgebildeter Herzen wurden so bereits gefertigt, damit Chirurgen daran üben können, bevor sie jemanden aufschneiden. Einige Wissenschaftler haben sogar versucht, Organe aus einer Mischung eines biologisch abbaubaren Gerüsts und menschlichen Zellen herzustellen.

Vor 9. April 2013 wurde einem kleinen Mädchen aus Süd-Korea in den USA eine aus Stammzellen gezüchtete Luftröhre eingesetzt. Das Mädchen war der jüngste Mensch, bei dem diese Methode praktiziert wurde. Allerdings starb die kleine Patienten wenige Monate später an Komplikationen nach einer Folgeoperation.

Die Luftröhrenschienen der Forscher aus Michigan funktionieren aber nach einem anderen Prinzip: Sie ersetzen nicht Körperteile, sondern unterstützen deren Entwicklung. Erste Versuche, die offenen Atemwege von innen zu stützen, funktionierten nicht gut. Also entwickelten Green und sein biomedizinischer Ingenieur Scott Hollister eine Schiene, die von außen angeheftet werden und die Luftröhre offen halten sollte - ähnlich wie eine Stange ein Zelt aufrecht hält.

Riskanter Eingriff mit glücklichem Ausgang

Alle drei Babys in der Michigan-Studie, unter ihnen Ian, mussten sich einem Luftröhrenschnitt unterziehen. Sie wurden mit Beatmungsgeräten verbunden und mussten teils mehrfach wiederbelebt werden. Für alle drei Patienten wurden CT-Scans angefertigt. Diese wurden dann genutzt, um mit Laser-Druckern für jedes Kind eine individuell angepasste Schiene zu erstellen. Die Implantate sind aus dünnen Plastikschichten hergestellt, die sich nach drei Jahren auflösen.

Die Chirurgen sterilisierten die Implantate und setzten sie an die geschwächten Luftröhren ihrer Patienten. Als sich die Luftröhre schließlich von der Größe verdoppelt habe, habe sie auf das Implantat gedrückt und damit die Öffnung geweitet, erklärt Hollister.

Laut Green kosten die Materialien für die Schiene rund zehn Dollar. Trotz der Kosten für die Operation könne insgesamt Geld gespart werden: Schließlich müssten die Kinder nicht mehr so lange in Krankenhäusern bleiben. Er und Hollister hätten für ihr Gerät ein Patent angemeldet.

Ians Mutter: "Es war ein Segen"

Den drei Jungs geht es offenbar prächtig. Die Forscher berichteten, ihr Zustand habe sich dramatisch verbessert, sie lebten normal Zuhause. Ian sei der einzige, der noch an eine Beatmungsgerät angeschlossen sei, weil er auch noch andere Probleme habe. Seine Mutter ist ein Jahr nach der Einpflanzung des Hilfsmittels dennoch begeistert: Seine Entwicklung sei unglaublich. "Es war ein Segen."

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