Mit 3D-Modellen das Sonografieren leichter erlernen

Bonn. Durch den Einsatz von Augmented, Mixed oder Virtual Reality können junge Rheumatologen und andere Fachärzte noch plastischer an ihr Fach herangeführt werden, um den Umgang mit Ultraschall zu trainieren, mittels dessen sie entzündlichen Veränderungen in Gefäßen und Gelenken durch rheumatologische Erkrankungen erkennen und beurteilen sollen.

Das Uniklinikum Bonn (UKB) beschreitet nun einen weiteren Weg zur Ausbildung von Studierenden und Ärzten: Eine fachübergreifende Arbeitsgruppe hat für die Sonographie geeignete Modelle von Gefäßen und Gelenken aus dem 3D-Drucker entwickelt. Ergänzt wird das Projekt durch 3D-Modelle von Ungeborenen. Ziel der Mediziner am UKB ist es nach eigenen Angaben, Frühdiagnosen von rheumatologischen Erkrankungen und Fehlbildungen von Kindern im Mutterleib zu fördern.

Denn eine korrekte Diagnose ist bei rheumatologischen Erkrankungen der Schlüssel für eine erfolgreiche, individuell angepasste Therapie. Dabei kann mittels Ultraschall sowohl die oberflächlichen Strukturen eines Gelenks als auch Sehnen, Muskeln, Nerven und Blutgefäße höher auflösend als mittels Magnetresonanztomographie (MRT) dargestellt werden.

Beispiel Riesenzellarteriitis: Zu wenige Patienten mit akutem Krankheitsgeschehen

Bei der Gefäßsonographie liegt der Fokus von Privatdozent Dr. Valentin Schäfer, Leiter der Rheumatologie und klinischen Immunologie an der Medizinischen Klinik III am UKB, unter anderem auf der Diagnose von chronischen Entzündungen großer Gefäße wie die Riesenzellarteriitis.

Betroffene leiden vor allem unter starken Kopfschmerzen, Empfindlichkeit in der Schläfenregion, Sehstörungen und Schmerzen beim Kauen, sowie häufig Gewichtsverlust und Nachtschweiß. Ohne frühzeitige Diagnose und damit einer rasch erfolgenden Behandlung kann sogar eine Erblindung drohen.

„Damit unsere Studierenden sowie Rheumatologen eine Diagnose per Sonographie der betroffenen Schläfenarterie, üben können, gibt es aber nicht genug Patienten mit akuten Krankheitsgeschehen“, beschreibt Rheumatologe und Internist Schäfer seine Motivation die interdisziplinäre Arbeitsgruppe „3D-Druck“ ins Leben zu rufen.

Arteriendruck dauert einen halben Tag

Vor drei Jahren probte er zunächst mit einem ganz einfachen 3D-Drucker Schicht für Schicht erste Gefäße nachzubilden, doch die räumliche Auflösung reichte nicht aus. Daher setzt er zur Darstellung der sehr feinen Strukturen neuerdings auf Stereolithographie mit speziellen Resinharzen. Später wird das gedruckte Modell in eine spezielle Gelantine eingebettet, die fast der natürlichen Umgebung für eine Ultraschalluntersuchung entspricht.

Ein Druck der Arteria temporalis oder der Arteria axillaris dauert in etwa zwölf Stunden – und zwar eins zu eins zur menschlichen Vorlage moduliert. „Wir können im Ultraschallmodell die Gefäßwandverdickung, die typisch für die Riesenzellarteriitis ist, exzellent nach allen europäisch publizierten Ultraschalldaten nachbilden“, betont Schäfer.

Am UKB werden die 3D-Modelle der Riesenzellarteriitis bereits im Blockpraktikum und Wahlfach Rheumatologie eingesetzt. Zudem werden die Modelle aktuell innerhalb der europäischen Ultraschallgruppe zur Bildgebung von Großgefäßvaskulitiden geprüft.

Punktieren in ein Gelenk kann auch geübt werden

Zudem hat die Arbeitsgruppe der Universität Bonn auch 3D-Modelle verschiedener Gelenke wie dem Kniegelenk, dem Handgelenk und Fingergelenken für die Ultraschall-Lehre in der Rheumatologie entwickelt. So können Studierende neben der Gelenksonographie auch das Punktieren in ein Gelenk unter Ultraschall-Kontrolle üben.

In Kooperation mit der Frauenheilkunde entstanden künstliche Fetus-Modelle. „Anhand dieser 3D-Nachbildungen können wir typische Ultraschall-Untersuchungen und mögliche krankhafte Abweichungen modellieren und damit auch simulieren“, verdeutlicht Dr. Florian Recker, Lehrbeauftragter des Zentrums für Geburtshilfe und Frauenheilkunde am UKB.

Derzeit arbeiten die Bonner Mediziner daran, verschiedene Strukturen im Gehirn des Fetus per 3D-Druck darzustellen – unter anderem die Nackentransparenz. Die unter der Haut gelegene Flüssigkeitsansammlung im Nackenbereich eines ungeborenen Kindes ist wichtig bei der Fehlbildungsdiagnostik in der elften bis 14. Schwangerschaftswoche.