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3D-gedrucktes Simulationsmodell der Arterien der unteren Extremitäten

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3D-gedrucktes Simulationsmodell der Arterien der unteren Extremitäten

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Die Ausbildung im Bereich der vaskulären Interventionen steht seit langem vor einem Engpass: Starre Kunststoffphantome vereinfachen die anatomischen Variationen des Menschen zu stark, während Tiermodelle mit hohen Kosten, ethischen Einschränkungen und uneinheitlichen Gefäßdimensionen verbunden sind. Unser kürzlich weiterentwickeltes, 3D-gedrucktes Simulationsmodell der Arterien der unteren Extremitäten löst dieses Problem vollständig, indem es authentische CT-Daten des Menschen als zentrale Quelle für die Rekonstruktion nutzt. Der gesamte Gefäßbaum umfasst die Bifurkation der Bauchaorta, die beidseitigen Iliakalarterien, die oberflächlichen Femoralarterien, die Poplitealarterien sowie die distalen Tibia- und Peronealäste, wobei die natürlichen Lumen-Durchmesser, die Gefäßwindungen und die Verzweigungsverteilung im Maßstab 1:1 originalgetreu nachgebildet wurden. Der äußere Acrylrahmen ist 908 mm hoch und 316 mm breit und entspricht damit den tatsächlichen Proportionen der peripheren Arterien des Menschen. Jedes Gefäßsegment behält klinisch relevante Dimensionsparameter bei, die vom maximalen inneren Aortendurchmesser von 16,0 mm bis hin zu den distalen Fußästen mit 4,3–5,3 mm reichen und so das gesamte Spektrum der Gefäßdurchmesser nachbilden, mit denen Kliniker täglich konfrontiert sind. Im Gegensatz zu generischen, standardisierten Modellen verhindert dieses CT-basierte Design künstliche anatomische Verzerrungen und ermöglicht es den Auszubildenden, dieselben räumlichen Wahrnehmungen wie bei einer echten menschlichen Angiographie zu erleben.

Komplexe Läsionen der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (PAD) bilden den zentralen Ausbildungsschwerpunkt dieses Phantoms, wobei zwei austauschbare pathologische Module für gezieltes Üben integriert sind. Erstens ahmen austauschbare Verkalkungseinsätze 65-prozentig stenotische Plaques nach; jede zylindrische Verkalkungseinheit hat einen Außendurchmesser von 8,0 mm und ein verbleibendes Innenlumen von 3,6 mm und simuliert so harte atherosklerotische Plaques, die einer Ballondilatation während der Angioplastie widerstehen. Zweitens sind spezielle CTO-Segmente (Chronic Total Occlusion) integriert, die sich durch eine verstärkte Gefäßwindung (maximaler Biegedurchmesser 84 mm) und einen integrierten, einteiligen, gebogenen Schlauch ohne segmentierte Verbindungsstücke auszeichnen, um die engen, verdrehten anatomischen Merkmale langer okklusiver Läsionen nachzubilden. Die Auszubildenden können das Überkreuzen von Führungsdrähten, die Unterstützung durch Mikrokatheter und die Ballondilatation unter realistischem Läsionswiderstand üben und vermeiden so die zu glatten Gefäßoberflächen herkömmlicher Simulatoren. Der modulare Aufbau ermöglicht einen schnellen Austausch der Läsionen, sodass Ausbilder innerhalb weniger Minuten Szenarien mit leichter Stenose, schwerer Verkalkung und vollständiger CTO für progressive Schulungskurse zusammenstellen können.

Um echte Arbeitsabläufe bei interventionellen Eingriffen nachzubilden, ist das Modell mit vier unabhängigen Zugangsanschlüssen ausgestattet, die mit hämostatischen Ventilen der Größen 0–12F kompatibel sind und gängige Punktionsansätze an der Arteria femoralis für einseitige bzw. beidseitige gleichzeitige Eingriffe nachbilden. Der gesamte Gefäßbaum ist mit maßgeschneiderten Halterungen in einem transparenten Acrylbehälter fixiert und ermöglicht so eine uneingeschränkte visuelle Beobachtung der Bewegungen von Führungsdraht und Katheter während der Eingriffe. Ein geschlossener Perfusionskreislauf verbindet das Phantom mit einer Umwälzpumpe: Die Flüssigkeit fließt vom oberen Aorteneinlass nach unten und zirkuliert über die distalen Gefäßauslässe zurück zur Pumpe, wodurch der physiologische Blutdruck und die Strömungsgeschwindigkeit in den Arterien der unteren Extremitäten simuliert werden. Die transparente Hülle ermöglicht es Ausbildern, verdeckte Drahtschlingen, den Kontakt mit Plaques und die Ballonexpansion ohne Fluoroskopie zu beobachten, wodurch die Strahlenbelastung während der Ausbildung erheblich reduziert wird. Dank dieses vollständigen Flüssigkeitszirkulationssystems eignet sich das Phantom für Übungen zum Stent-Einsatz, zur Atherektomie und zur Postdilatation.

Dieses 3D-gedruckte Phantom der Arterien der unteren Extremitäten dient drei zentralen klinischen Szenarien: der standardisierten Ausbildung von angehenden Gefäßchirurgen und interventionellen Radiologen, der Vorbereitung auf komplexe Eingriffe sowie der Produktdemonstration von Medizinprodukten. Durch die Nachbildung realer anatomischer und pathologischer Merkmale der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (PAD) verkürzt es die Lernkurve für junge Ärzte, die das Überqueren von totalen Verschlüssen (CTO) und die Behandlung verkalkter Läsionen erlernen. Für Medizinproduktehersteller ermöglichen die austauschbaren Läsionsmodule die Prüfung neuer Führungsdrähte, Ballons und peripherer Stents im Labor. Das von Ningbo Trando 3D Medical Technology entwickelte Modell vereint anatomische Authentizität, modulare Flexibilität und langfristige Wiederverwendbarkeit und stellt damit eine kostengünstige Alternative zu Trainingsressourcen auf Tier- und Leichenbasis dar.