Patienten, die sich für eine Gesichtsrekonstruktion entschieden haben, könnten zukünftig auf maßgeschneiderte Ersatzteile zurückgreifen. Ein US-Forscherteam hat ein in der Bauplanung eingesetztes Verfahren dazu benutzt, anhand dreidimensionaler Modelle der Patienten in Form und Funktion optimierte Ersatzknochen zu erstellen. Nach erfolgreichen Simulationen am Computer hoffen die Wissenschaftler nun, das Verfahren bald für den klinischen Einsatz verwenden zu können.
Durch Krankheit oder Unfall verursachte Veränderungen im Gesicht, die oftmals mit einer Entstellung einhergehen, sind für die Betroffenen psychisch äußerst belastend. Im Falle einer Beschädigung oder Zerstörung der Gesichtsknochen ergeben sich für den Patienten zudem Probleme, die über den rein kosmetischen Aspekt hinausgehen: Das Kauen, Schlucken, Sprechen oder die Atmung sind unter Umständen stark beeinträchtigt.
Die Wiederherstellung der Gesichtsknochen ist jedoch alles andere als einfach, denn sie gehören zu den komplexesten Teilen des menschlichen Skeletts. Um sie zu rekonstruieren, benutzen plastische Chirurgen oftmals Knochenteile aus anderen Körperregionen des Patienten ? beispielsweise aus den Schulterblättern oder der Hüfte. Die Ersatz-Gesichtsknochen müssen dann per Hand so geformt werden, dass sie den verlorenen Gesichtspartien entsprechen. Das gelingt jedoch oft nur annähernd, zumal sich die Knochenstrukturen verschiedener Körperregionen oftmals stark unterscheiden. In der Folge leiden die Betroffenen nach einer Gesichtsrekonstruktion oft dennoch unter einer eingeschränkten Funktionalität oder kosmetischen Entstellungen.
Um hier Abhilfe zu schaffen, bedienten sich die Wissenschaftler um Alok Sutradhar vom Ohio State University Medical Center nun einer Methode, die normalerweise zur Bauplanung von Hochhäusern und Autoteilen benutzt wird. Bei der sogenannten Topologieoptimierung werden die gewünschten Strukturen zunächst am Rechner modelliert. Anhand der Modelle können die Techniker optimierte Lösungen finden, die den Planungsansprüchen und Designforderungen entsprechen.
Auch ein geeignetes Knochendesign, das den individuellen Bedürfnissen des Patienten entspricht, soll künftig anhand eines detaillierten dreidimensionalen Computermodells entwickelt werden. Basierend auf den Verletzungen und fehlenden Knochenteilen errechnet eine spezielle Software eine maßgeschneiderte, optimierte Struktur der neuen Gesichtsknochen. Zur Überprüfung können die Ärzte den Knochenersatz in das Computermodell des Patienten einsetzen und so das spätere Erscheinungsbild und die Funktion simulieren. Sutradhar und sein Team modellierten bereits erfolgreich verschiedene Gesichtsknochen-Ersatzteile am Computer. Als Nächstes wollen sie nun eine Art Baugerüst konstruieren, um ihre Simulationen tatsächlich auf Knochen anwenden zu können.
Alok Sutradhar (Ohio State University Medical Center, Columbus) et al.: PNAS, Onlinevorabveröffentlichung, doi/10.1073/pnas.1001208107 ddp/wissenschaft.de ? Gwydion Brennan
