3D-printede knogler giver bedre sarkom-operationer

Et skulderblad, en hofteskål og en rygsøjle. Flere forskellige kropsdele ligger på bordet foran Thomas Baad-Hansen på hans kontor på Aarhus Universitetshospitals ortopædkirurgiske afdeling.

Kropsdelene er ikke ægte. De er 3D-printede - altså tredimensionelle modeller i plastic, som er nøjagtige kopier af knoglerne hos konkrete patienter, som har været på operationsbordet på grund af sarkomer.

Sarkomer er en sjælden form for kræft, der sidder i for eksempel knogler og muskler, og Thomas Baad-Hansen, der er overlæge og professor, er ansvarlig for de patienter, der skal opereres for sarkomer på Aarhus Universitetshospital.

Læs her om sarkomer:

Sarkomer

Inden operationen kan Thomas Baad-Hansen bestille en 3D-printet version af den kropsdel, der er ramt af kræft. På den måde kan han se helt præcist, hvordan kræftsvulsten sidder, og han kan planlægge, hvordan han vil operere den væk og erstatte den ramte knogle med en ny.

Systemet er udviklet og indført på Aarhus Universitetshospital inden for sarkomkirurgi blandt andet med støtte fra Knæk Cancer. Og det er med til at give bedre kræftoperationer, fortæller Thomas Baad-Hansen.

- Sarkomer og sarkomoperationer er forskellige hos hver eneste patient, i modsætning til for eksempel udskiftningen af en hofte, som er nogenlunde den samme operation hos alle. 3D-modellen er derfor en enorm hjælp i planlægningen af komplekse operationer og har stor betydning for resultatet, og hvordan patienterne kommer ud på den anden side, fortæller han og fremhæver, at især kæbekirurgerne på Aarhus Universitetshospital har gået forrest i forhold til at bruge 3D-printede modeller i kirurgien.

- Samtidig kan vi bruge modellerne til at vise patienterne, hvad der skal ske. På den måde forstår de bedre, hvordan sarkomet sidder, og hvordan vi vil operere. Faktisk får nogle patienter modellerne med hjem, fortæller Thomas Baad-Hansen.

En af skeletdelene på bordet er en model af bækkenet hos Thomas Baad-Hansens seneste patient, en ung mand på 19 år med et sarkom på størrelse med en voksen mands knytnæve. På 3D-modellen er sarkomet rødt, og man kan se, hvordan det sidder fast i bækkenet, korsbenet og rygsøjlen.

Ved operationen skal sarkomet fjernes. og de knogledele, der er fjernet, skal erstattes af knogle fra knoglebanken. Det er en meget kompliceret operation med stor risiko for at gøre skade på ikke kun det knoglestykke, der skal fjernes, men også på en masse vigtige blodkar og nerver.

Men resultatet var virkelig godt: Den unge mand kom op og gå fem dage efter operationen, og der var ikke sket skade på nerver. Vigtige funktioner som for eksempel blære og tarme fungerede lige så godt som før operationen, fortæller Thomas Baad-Hansen.

- Vi brugte modellen til at planlægge operationen og sikre, at vi fjernede al kræften, og at det skete på en måde, så patienten stadig kan gå og stå og i det hele taget fungere, som han gjorde før operationen. Det gør en verden til forskel, siger han.

Et andet eksempel er skulderbladet fra en midaldrende kvinde. På modellen ses et sarkom under skulderbladet.

- I gamle dage ville vi fjerne hele skulderbladet, og kvinden ville ikke kunne bruge sin arm. Men med de nye teknikker kunne jeg nøjes med at fjerne præcist det stykke, hvor sarkomet sad, og kvinden kan fortsat bruge sin arm efter operationen.

De 3D-printede modeller produceres i et såkaldt 3D center, ”3D Innovation”, som åbnede på Aarhus Universitetshospital i 2019. Her arbejder kliniske ingeniører med avancerede computerprogrammer og teknologier, herunder en lang række forskellige 3D printere. De står rundt omkring i centret og ’bygger’ de plasticmodeller af kropsdele, som kirurgerne bestiller.

Modellerne kan ingeniørerne udforme på baggrund af de scanninger, som patienterne gennemgår  i forbindelse med deres undersøgelser. Når modellerne er printet ud, sætter kirurgen og ingeniøren sig sammen og planlægger operationen, forklarer Anders Mølgaard Jakobsen, der er klinisk ingeniør i 3D-centret.

- Med 3D-modellerne kan vi visualisere patientens anatomi i detaljer, analysere, hvordan operationen kan udføres bedst muligt og forudse, hvilke udfordringer der kan opstå. Det er især værdifuldt ved komplicerede operationer som sarkom-operationer, og den tid, vi bruger på planlægningen, kan spares under operationen, fortæller Anders Mølgaard Jakobsen.

Anders Mølgaard Jakobsen bidrager også til operationen ved at producere nogle kirurgiske ’instrumenter’, der er designet præcist til den enkelte patient. Blandt andet nogle såkaldte ’skæreguides’, som også er 3D printet i plastic.

Disse skæreguides kan kirurgen lægge ned over operationsområdet og skære efter, når han skal fjerne den kræftramte knogle. Derefter bruger han dem også til at montere den nye knogle.

- Det har fuldstændig ændret min måde at lave kirurgi på. Jeg kan udføre en virkelig grundig forberedelse sammen med ingeniøren, og det giver mig en ro og sikkerhed at vide, at vi får det bedst mulige resultat for patienten, siger Thomas Baad-Hansen og sammenligner med, hvordan man gjorde før de 3D-printede modeller var en mulighed:

- I gamle dage opererede vi lidt mere på fri hånd, og man fjernede måske et par centimeter mere væv for at være sikker på, at kræften var væk. Og når man så skulle rekonstruere det område, man havde fjernet, kunne det være svært, siger han.

Thomas Baad-Hansen og Anders Mølgaard Jakobsen har blandt andet samarbejdet om operationen på den unge mand med det store sarkom.

- Han er en ung mand, der forhåbentlig kan få et godt, langt liv, siger Anders Mølgaard Jakobsen.

Kirurgen og ingeniøren understreger, at de 3D-printede modeller og værktøjer ikke er noget, de selv har fundet på. Der findes firmaer, som tilbyder lignende produkter.

- Men så ville det tage meget længere tid, fordi modellen skulle bestilles hjem fra udlandet, og det har patienterne ikke tid til at vente på. Når vi gør det selv, kan vi lave modellen på et par dage, og vi sparer både tid og ressourcer. Jeg ville heller ikke have den samme mulighed for at samarbejde med ingeniøren om at planlægge operationen, siger Thomas Baad-Hansen.

Anders Mølgaard Jakobsen fremhæver, at modellerne også gør det nemmere at forklare patienterne, hvad der skal ske, når man kan vise det på en model af deres egen krop.

- Det er ikke et eller andet skoleskelet, det er deres eget skelet, vi viser dem. Derfor forstår de det ofte bedre, siger Anders Mølgaard Jakobsen.

Thomas Baad-Hansen håber, at projektet kan skubbe til en udvikling, så man med tiden også kan fremstille selve protesen til sarkompatienten lokalt. Det er en langt mere kompliceret affære, da proteserne jo skal produceres i et materiale, som mennesker kan tåle at have i kroppen. Derfor samarbejder han med Teknologisk Institut om materialer.

- Jeg håber, at vi en dag kan specialfremstille proteser til hver enkelt patient. I dag kan vi sende en CT-scanning til en producent i udlandet, og så modtage en protese 6-8 uger senere. Det betyder, at vi nogle gange bliver nødt til at operere ad to omgange, hvor vi først fjerner kræften og sætter noget midlertidigt ind, og dernæst åbner igen for at indsætte protesen. Det ville være langt bedre for patienten, hvis vi kunne gøre det hele på én gang, siger Thomas Baad-Hansen.