Lebensechte Trainingsmodelle für Medizinstudierende aus dem 3D-Drucker

Mit Hilfe eines 3D-Druckers wurden im Studierendenhaus „EduLab“ am Klinikum Bielefeld – Mitte Modelle zum Training von Medizinstudierenden hergestellt, die dem menschlichen Gewebe ähnlich sind. Damit schafft das Klinikum eine nachhaltige, vielseitige und kostengünstige Alternative zu herkömmlichen künstlichen oder tierischen Modellen.

Die Modelle entstanden in Zusammenarbeit von dem Zentrum für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie, der Universitätsklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie, der Core Unit Labor des EduLabs und dem Making Media Space der Universität Bielefeld.

Der 3D-Drucker aus der Core Unit Labor im Studierendenhaus wurde unter anderem dafür genutzt, um die Formen für mehrere Wundmodelle aus Silikon und Silikonhaut herzustellen. Außerdem wurden künstliche Luftröhren für das Training von Luftröhrenschnitten  gefertigt.

Der 3D-Druck ermöglicht dem Klinikum Bielefeld die schnelle, vielseitige und kostengünstige Herstellung von Trainingsmodellen. Auch kann durch die Eigenproduktion und Wiederverwendbarkeit auf die Nutzung von tierischen Komponenten wie z.B. Schweine- oder Rinderspeiseröhren verzichtet und somit eine Alternative ohne tierisches Gewebe geboten werden. „Die Modelle sind dem menschlichen Gewebe in Haptik und Funktion sehr ähnlich, was einen entscheidenden Vorteil für das praxisnahe Training von Ärztinnen und Ärzten, Medizinstudierenden und Pflegekräften bietet“, erklärt Niklas Schäfers, Projektleiter und Arzt im Zentrum für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie.

Die Initiatoren für die Herstellung dieser innovativen realitätsnahen Modelle haben bisher drei verschiedene Trainingsgeräte im 3D-Druck-Verfahren erstellt:

Mit dem „Critical Bleeding Trainer“ können schwere Blutungen, zum Beispiel nach Stich- oder Schussverletzungen simuliert werden und Maßnahmen trainiert werden, um diese zu stillen. Diese Trainer werden vor allem in der Simulation von Schockraumszenarien in der Notaufnahme oder dem Skills Lab des Studierendenhauses, im Studierendenunterricht und in der Notfallmedizin eingesetzt. Für die Nachbildung einer stark blutenden Wunde wird der Trainer mit Kunstblut und gefärbter Infusionslösung gefüllt. Beim Druck unterstützten Dr. rer. nat. Bart Verwaaijen und Dr. rer. nat. Elisabeth Fitzek-Campbell aus dem Team der Core Unit Labor am Klinikum Bielefeld-Mitte.

Die Silikonhaut wurde vom Team des Zentrums für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie entwickelt und kann in Simulatoren eingesetzt wurden, die dank der finanziellen Unterstützung durch den Förderkreis Klinikum Bielefeld bereits angeschafft werden konnten. Hiermit können Koniotomie-Training (Öffnung der Atemwege in Höhe des Kehlkopfes), Thoraxdrainagen oder Venenpunktionen trainiert werden. Die Haptik und der Widerstand der künstlichen Haut ist dabei der echten Haut sehr ähnlich.

Die Luftröhren sowie ein dazu passendes Kopfmodell aus dem 3D-Drucker entstanden in Kooperation mit dem Medienlabor der Universität Bielefeld und wurden bereits in Kursen mit dem Schwerpunkt „Training schwieriger Atemweg“ genutzt. Die künstlichen Luftröhren haben eine realistische Anatomie und können kostengünstig und flexibel hergestellt werden. Neben Modellen die eine gesunde widerspiegeln können auch erkrankte, anatomisch Formen genutzt werden. „Diese wurden aus realen CT-Daten extrahiert und ermöglichen so ein noch realeres Training, um im Notfall schnell und sicher zu handeln“, so Schäfers. Das Material ist einer menschlichen Luftröhre so ähnlich, dass sie den Einsatz von tierischen Luftröhren im Training fast vollständig ersetzen kann.

Auch die Lernenden profitieren von den realitätsnahen Modellen. So auch Katharina Klose, Assistenzärztin im Zentrum für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie am Klinikum Bielefeld – Mitte. Sie testete die künstliche Haut bei einem „Training für den schwierigen Atemweg“: Am Modell können wir üben, was in der Realität jederzeit sitzen muss. Dank der Modelle geht dies unter lebensechten Bedingungen.“

Ein Ausbau des Projektes ist bereits geplant: „Es sollen weitere Geräte zur Optimierung der bestehenden Modelle und Entwicklung von weiteren angeschafft werden“, blickt Projektleiter Schäfers auf die zukünftigen Trainingseinheiten. Weitere Pilotprojekte entstehen auch zwischen der Core Unit Labor und einzelnen Fachbereichen des Klinikums Bielefeld: „Hier haben wir das Ziel, den 3D-Druck auch in die Versorgung zu integrieren“, so Dr. rer. nat. Bart Verwaaijen, der das Projekt von Seiten des Labors koordiniert.

Core Unit Labor

Die Core Unit Labor im Studierendenhaus EduLab am Klinikum Bielefeld-Mitte verfügt über modernste labortechnische Ausstattung für klinisch-wissenschaftliches Arbeiten. Hier werden unter engmaschiger Begleitung durch Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler aus alltagsnahen klinischen Fragestellungen wissenschaftliche Laborexperimente. Studierende können hier ihre curricular vorgesehenen Forschungsvorhaben beginnen und vorantreiben sowie in kleinen Teams weiterentwickeln und erweitern, bis hin zu einer sich an die Forschungsarbeit anschließenden Promotionsarbeit.

Marvin Förster und Justin Owusu Boamah vom Making Media Space Universität Bielefeld, Niklas Schäfers vom Zentrum für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie sowie Dr. med. Christoph Pfeiffer von der Universitätsklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie haben gemeinsam an den 3D-Modellen gearbeitet, die für das Medizinstudium eingesetzt werden sollen. (v.l.n.r.)