Erkrankungen des Unterkiefers erfordern häufig eine operative Resektion des befallenen Gewebes. Bei der Versorgung des dadurch entstehenden Defekts am Unterkieferknochen hat sich die Transplantation von autogenem (körpereigenem) Knochenmaterial, beispielsweise der Fibula (Wadenbein), als Standard etablieren können. Um die einzelnen Knochen zu verbinden, werden aktuell Standard-Osteosyntheseplatten verwendet, welche während der Operation vom Arzt an die individuelle Form des Patienten anzupassen sind.
Das Forschungsprojekt TOPOS hatte eine Automatisierung des gesamten Entstehungs- und Herstellungsprozesses von topologieoptimierten, patientenindividuellen Osteosyntheseplatten zum Ziel. Dabei sollte dem behandelnden Arzt eine Software zur Verfügung gestellt werden, die auf der Basis von Bilddaten eines Knochendefekts die Vorausplanung der Operation ermöglicht und ein an den Patienten angepasstes Implantat erstellt.
Zuerst wurde der automatisierte Designprozess der topologieoptimierten, patientenindividuellen Osteosyntheseplatten entsprechend medizinischen Vorgaben realisiert. Für die Herstellung der Implantate wurden das 5 Achs Simultanfräsen sowie die additiven Fertigungsverfahren Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und Laserstrahlschmelzen (LBM) bewertet und hinsichtlich der Produktqualität und Wirtschaftlichkeit ausgewählt. Eine anschließende biomechanische Prüfung der Implantate unter physiologischen Belastungen erlaubte eine Evaluierung und Verbesserung des Design- und Herstellungsprozesses.
Die Ergebnisse des Forschungsprojekts zeigen, dass die Verwendung topologie-optimierter, patientenindividueller Osteosyntheseplatten, u. a. durch das verringerte Implantatvolumen bei einer gleichzeitig hohen Stabilität, wesentliche Vorteile gegenüber konventionellen Operationsverfahren bietet.
