Einsatz der 3D-Drucktechnologie bei der offenen Lebendspender-Nephrektomie
Der Mangel an Organquellen ist ein kritisches Problem in der Transplantationsmedizin, wodurch Lebendspendernieren eine essenzielle Alternative zu postmortalen Spenden darstellen. Die offene Lebendspender-Nephrektomie gehört aufgrund von Sicherheitsbedenken für den Spender und dem psychischen Druck für Chirurgen zu den anspruchsvollsten Eingriffen in der Nierentransplantation. Kernziele sind die Minimierung chirurgischer Komplikationen, die Maximierung der Erfolgsrate sowie das Management hoher Erwartungen seitens der Empfänger. Die Einführung der 3D-Drucktechnologie revolutionierte dieses Verfahren durch präoperative Bereitstellung intuitiver, patientenspezifischer Modelle des chirurgischen Gebiets, die präzise Gewebestrukturen abbilden. Diese Modelle ermöglichen Chirurgen, anatomische Gegebenheiten detailliert zu analysieren, operationsplanerische Strategien zu optimieren und Simulationen durchzuführen.
Methodik
In dieser Studie am Ersten Affilierten Krankenhaus der Xi’an Jiaotong-Universität (China) wurden 120 Lebendnierenspender und entsprechende Empfänger (Transplantationszeitraum: Januar 2016–Dezember 2019) randomisiert in zwei Gruppen eingeteilt: eine 3D-Druck-Gruppe und eine konventionelle Operationsgruppe. In der 3D-Druck-Gruppe wurden CT-Angiografie (CTA) und CT-Urografie (CTU) der Spenderniere durchgeführt. Die Bilddaten wurden mittels Mimics-Software 21.0 segmentiert, wobei Schwellenwert- und regionale Wachstumsmethoden zur Gewebeextraktion eingesetzt wurden. Anschließend erfolgte die Übertragung der Daten im STL-Format an 3D-Drucker unter Laplace-Glättung. Die Modelle wurden aus photoreaktivem Harz gefertigt, 4–6 Stunden getrocknet und für Operationsplanung sowie Simulation genutzt.
Ergebnisse
In der konventionellen Gruppe wurden präoperativ 42 Fälle mit akzessorischen Nierenarterien identifiziert (5 bilateral, 18 rechtsseitig, 19 linksseitig). Präoperative Gefäßvariationen wurden in der 3D-Druck-Gruppe bei 22 Patienten (37 %) diagnostiziert, verglichen mit 11 Fällen (18 %) in der konventionellen Gruppe (χ² = 5,06; p < 0,05). Intraoperativ zeigten sich in der 3D-Druck-Gruppe 24 behandlungsbedürftige Gefäßvariationen mit einer Übereinstimmungsrate von 92 % (22/24), während in der konventionellen Gruppe bei 20 Fällen nur 55 % (11/20) präoperativ erfasst wurden (χ² = 7,82; p < 0,05).
Die Gesamtoperationszeit war in der 3D-Druck-Gruppe signifikant kürzer (88,8 ± 8,2 vs. 100,4 ± 11,4 Minuten; p < 0,05). Der intraoperative Blutverlust lag bei 79,9 ± 18,7 ml (3D-Druck) vs. 92,1 ± 19,4 ml (konventionell; p < 0,05). Am ersten postoperativen Tag wies die 3D-Druck-Gruppe niedrigere Serumkreatininwerte (sCr) auf (69,4 ± 14,4 vs. 86,8 ± 12,9 mmol/l; p = 0,001). Die Funktionserholungszeit der transplantierten Niere war in der 3D-Druck-Gruppe beschleunigt (3,7 ± 2,7 vs. 5,1 ± 1,6 Tage; p = 0,040). Bei Spendern sank das sCr in der 3D-Druck-Gruppe schneller (430,2 ± 134,1 vs. 565,7 ± 193,7 mmol/l; p = 0,001).
Diskussion
Die 3D-Druck-Technologie ermöglichte kürzere Operationszeiten, reduzierte Blutverluste, höhere Detektionsraten von Gefäßanomalien und schnellere postoperative Erholung. Die Modelle verbesserten das anatomische Verständnis, erlaubten präzise Planung und Simulation, wodurch intraoperative Risiken minimiert wurden. Insbesondere bei Gefäßvariationen lieferten die Modelle entscheidende Informationen zur Erhaltung der Nierenfunktion. Zusätzlich förderten sie die Arzt-Patienten-Kommunikation.
Die geringeren sCr-Werte in der 3D-Druck-Gruppe korrelieren mit reduzierter Blutungsmenge und kürzerer Anästhesiedauer. Keine signifikanten Unterschiede zeigten sich bei warmer Nierenischämiezeit, perioperativen Komplikationen oder Hospitalisationsdauer. Die beschleunigte Funktionserholung wird auf geringere mechanische Traumata, Schutz akzessorischer Arterien und Erhalt von Nephronen zurückgeführt.
Schlussfolgerung
Die 3D-Drucktechnologie optimiert die Lebendspender-Nephrektomie durch präoperative Visualisierung, reduzierte Komplexität und verbesserte Outcomes. Zukünftige Innovationen in Materialien und Druckverfahren könnten Anwendungen in der Behandlung von Harnstauungen, Tumoren oder Steinen erweitern.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001996