KLS Martin skaliert personalisierte Chirurgie mit industriellem 3D-Druck

Biokompatibel

und sterilisierbar

Einweglehren mit PA 2200

10+ Jahre

bewährte Produktion

Stabiler, skalierbarer Betrieb

Präzise Passform

mit Implantat

Dank hoher Maßgenauigkeit 

Bei der Kieferrekonstruktion nach Traumata, Tumorentfernungen oder schwerem Knochenverlust zählt jeder Millimeter – sowohl für die Funktion als auch für die Lebensqualität des Patienten. KLS Martin, ein weltweit etablierter Medizintechnikhersteller mit Hauptsitz in Tuttlingen, hat seine Produktlinie IPS Implants® genau nach diesem Prinzip entwickelt: Mithilfe der patienteneigenen CT-Daten wird die Operation virtuell geplant. Anschließend wird ein passgenaues Titanimplantat sowie die Bohr-, Markierungs- oder Sägelehren aus Kunststoff gefertigt, die diese Planung in den Operationssaal übertragen.

Dieser Arbeitsablauf ist weder neu noch experimentell: KLS Martin produziert seit mehr als einem Jahrzehnt auf EOS-Basis personalisierte chirurgische Schablonen und hat die Kapazität und den operativen Output kontinuierlich ausgebaut, da die klinische Anwendung zugenommen hat.

Das Titanimplantat verbleibt im Körper. Doch die Bohrschablonen ermöglichen die Umsetzung des Operationsplans – und genau hier revolutioniert die additive Fertigung die Wirtschaftlichkeit personalisierter Medizin. KLS Martin setzt für seine Bohrschablonen auf das selektive Lasersintern (SLS) von EOS und das Material PA 2200. Das Ergebnis ist ein Arbeitsablauf, bei dem klinische Präzision und wirtschaftliche Einwegproduktion keinen Widerspruch mehr darstellen: Jede Schablone wird individuell an die Anatomie eines Patienten angepasst, in wenigen Minuten gedruckt und überträgt den virtuellen Operationsplan mit der für das Implantat erforderlichen Maßgenauigkeit in den OP.

Herausforderung

Die personalisierte Kieferrekonstruktion erfordert einen Produktionsablauf, der sich grundlegend von der Standardfertigung medizinischer Geräte unterscheidet. Jeder Fall ist ein Unikat: Eine einzigartige Implantatgeometrie, abgeleitet von der individuellen Anatomie des Patienten, kombiniert mit einem perfekt abgestimmten Satz Bohr- und Markierungsschablonen, die dem Chirurgen eine millimetergenaue Umsetzung des virtuellen Plans ermöglichen.

Die Lehren weisen trügerisch hohe Anforderungen auf. Sie werden intraoperativ verwendet, um Resektionslinien zu positionieren, Löcher vorzubohren und das Spenderknochentransplantat auf die Empfängerstelle zu projizieren. Daher müssen sie leicht, sterilisierbar und formstabil sein und gleichzeitig so kostengünstig, dass sie nach einmaliger Verwendung entsorgt werden können.

Da die Lehre separat vom dazugehörigen Titanimplantat gefertigt wird, muss sie ihre Geometrie so präzise beibehalten, dass beide Teile im OP exakt übereinstimmen. Abweichungen zwischen Planung, Führungsschablone und Implantat sind in einem personalisierten Arbeitsablauf absolut inakzeptabel.

Diese Kombination aus klinischer Präzision, Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit, individuell anpassbarer Gestaltungsfreiheit und niedrigen Stückkosten für den Einmalgebrauch ist mit konventionellen Fertigungsmethoden schwer zu realisieren. Solche Anforderungen machen personalisierte Bohr-, Markierungs- oder Sägelehren entweder klinisch exzellent oder wirtschaftlich rentabel, selten beides. KLS Martin benötigte daher einen Produktionsprozess, der all diese Anforderungen gleichzeitig erfüllt – reproduzierbar, im industriellen Maßstab und so beschaffen, dass er auch bei stetig steigender Patientenzahl über viele Jahre klinischen Einsatz zuverlässig funktioniert.

3D-gedruckte chirurgische Schablonen

„Bei der personalisierten Fertigung darf es keine Abweichungen zwischen Implantat und der dazugehörigen chirurgischen Lehre geben. Sie ist das, was den Operationsplan in den OP-Saal überträgt, daher muss sie absolut passgenau sein.“
Michael Maeder, Head of Production Finishing Individual Metal Implants bei KLS Martin

Lösung

KLS Martin fertigt seine personalisierten chirurgischen Schablonen auf EOS-Polymersystemen mit EOS PA 2200 – einem biokompatiblen, chemikalienfreien Nylonpulver mit langjähriger Erfahrung in medizinischen Anwendungen. Diese Produktionsanlage ist seit über einem Jahrzehnt im Dauerbetrieb und hat sich zu einer hochstandardisierten, produktionsreifen Anlage entwickelt, die zuverlässig große und stetig steigende Stückzahlen personalisierter Schablonen fertigt.

Da das Verfahren ohne spezielle Stützstrukturen mit Pulver arbeitet, ist die Gestaltungsfreiheit praktisch uneingeschränkt: Die Führungsschiene kann den Resektionslinien, Bohrbahnen und Kontaktflächen des jeweiligen Eingriffs folgen, ohne dass die Komplexität dadurch beeinträchtigt wird. Diese Gestaltungsfreiheit wirkt sich direkt positiv auf den Operationssaal aus, da eine präzise an die Anatomie des Patienten angepasste Führungsschiene die Instrumente des Chirurgen vorhersagbar und präzise an der vom virtuellen Plan vorgesehenen Stelle positioniert.

Die Wirtschaftlichkeit ist jedoch ebenso wichtig. Ein einzelner Bohrschablonensatz wird in etwa 24 Minuten gedruckt, wodurch auch bei steigendem Fallaufkommen eine schnelle Bearbeitung gewährleistet ist. Dies ermöglicht zudem die praktische Anwendung sterilisierbarer Einwegschablonen. Die Schablonen können Stahlhülsen für eine präzise Bohrführung integrieren und werden mit der für das jeweilige Titanimplantat erforderlichen Maßgenauigkeit gefertigt.

Der gesamte Arbeitsablauf ist auf Zuverlässigkeit und Schnelligkeit in der Planung ausgelegt. Sobald ein Chirurg die CTA-Daten des Patienten über die IPS Gate®-Plattform hochlädt, arbeiten das IPS®-Entwicklungsteam und der Chirurg in der Regel sechs bis neun Werktage lang über integrierten Chat und Webkonferenzen zusammen, um die Resektionsgrenzen festzulegen, die Positionierung des Knochentransplantats zu optimieren und die Schraubenplatzierung zu spezifizieren. Nach Freigabe des Designs gehen die Schablonen in Produktion, und der Plan wird in den OP umgesetzt.

Chirurgische Schablonen, 3D-gedruckt aus biokompatiblem PA 2200

Ergebnisse

Durch die Fertigung seiner chirurgischen Schablonen auf EOS SLS-Maschinen hat KLS Martin personalisierte Schablonen entwickelt, die klinisch präzise und wirtschaftlich herstellbar sind – ein Kompromiss, der die breite Anwendung solcher Schablonen üblicherweise einschränkt. Die langjährige Leistungsfähigkeit der Lösung unterstreicht ihre Reife: In über zehn Jahren kontinuierlichen Betriebs hat KLS Martin die Produktion personalisierter Schablonen zu einem nachhaltigen, industrialisierten Workflow ausgebaut, der zuverlässig ein hohes und stetig wachsendes chirurgisches Fallaufkommen bewältigt und dabei gleichbleibende Qualität und Prozessstabilität gewährleistet.

Aus rein klinischer Sicht zeigt sich der Nutzen im Operationssaal. Die in PA 2200 gedruckten Schablonen mit integrierten Stahlhülsen und hoher Positioniergenauigkeit übertragen den virtuellen Plan so präzise, ​​dass Komplikationsraten reduziert, ästhetische und funktionelle Ergebnisse verbessert, Operationszeiten verkürzt und die Rehabilitation der Patienten beschleunigt werden. Das Implantat wird mit optimaler Passgenauigkeit geliefert, und die passende Schablone gewährleistet dem Chirurgen die planmäßige Platzierung.

Aus Produktionssicht ergeben sich vielfältige Vorteile. Da die Schablonensätze in etwa 24 Minuten gedruckt werden können, kann KLS Martin ein wachsendes chirurgisches Fallaufkommen bewältigen, ohne den manuellen Arbeitsaufwand oder die Infrastruktur entsprechend auszubauen. Die Designfreiheit im SLS-Verfahren bedeutet, dass jede neue Fallgeometrie ein Parameter desselben validierten Prozesses ist und kein neues Fertigungsproblem darstellt. Dank der Biokompatibilität und Sterilisierbarkeit von EOS PA 2200 sind Einwegschablonen Standard, wodurch die Kosten pro Fall im Rahmen bleiben und gleichzeitig die klinische Qualität konstant hoch ist.

Die mechanische und dimensionale Leistungsfähigkeit ist das, was alles zusammenhält: Eine Führungshilfe ist nur dann nützlich, wenn sie sich bei der Handhabung und im Operationsfeld vorhersehbar verhält und die Toleranz einhält, die es ermöglicht, dass ein separat hergestelltes Titanimplantat wie vorgesehen passt.

3D-gedruckte Operationsschablonen, die die CT-Daten des Patienten nutzen, um die Operation virtuell zu planen

„Einen kompletten Lehrensatz in wenigen Minuten auszudrucken, klingt nach einer praktischen Sache, aber im täglichen Betrieb ermöglicht es uns genau das, mehr Fälle zu bearbeiten, ohne zusätzliches Personal einzustellen. Jede Schablone ist maßgenau.“
Michael Maeder, Head of Production Finishing Individual Metal Implants bei KLS Martin

Ergebnisse auf einen Blick:

  • Hohe Maßgenauigkeit gewährleistet präzise Passform mit dem entsprechenden Implantat
  • Verbessert die klinischen Ergebnisse durch präzise Planung und Umsetzung im OP.
  • Seit über 10 Jahren im kontinuierlichen Produktionsbetrieb bewährt und mit stabilen, skalierbaren Abläufen ausgestattet.
  • Unterstützt ein wachsendes chirurgisches Fallaufkommen ohne proportionalen Ressourcenanstieg
  • Ermöglicht sterilisierbare Einwegführungen aus biokompatiblem PA 2200
  • Die Gestaltungsfreiheit ermöglicht vollständig individualisierte Geometrien ohne zusätzliche Komplexität.

Kurzes Unternehmensprofil

Die KLS Martin Group ist eine international tätige Unternehmensgruppe für innovative Medizintechnik in nahezu allen chirurgischen Bereichen. Gemäß ihrer Philosophie „Chirurgische Innovation ist unsere Leidenschaft“ entwickelt und vermarktet sie Lösungen wie Implantatsysteme, Elektrochirurgiegeräte, chirurgische Lasersysteme, OP-Leuchten, chirurgische Instrumente, Instrumententabletts und Aufbewahrungssysteme. Mit ihrer Produktlinie IPS® bietet das Unternehmen personalisierte Implantate, Bohrschablonen und anatomische Modelle – eine Kombination aus virtueller Operationsplanung und additiver Fertigung, die eine präzise Rekonstruktion komplexer Knochendefekte ermöglicht.

Weitere Informationen: https://www.klsmartin.com

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