Additiv gefertigte NiTi-Implantate zur personalisierten Behandlung intrakranieller Aneurysmen

Rupturgefährdete bzw. rupturierte Aneurysmen der Hirngefäße haben eine hohe Sterblichkeitsrate zur Folge und müssen deshalb nicht nur schnell, sondern auch präzise behandelt werden. Aufgrund der hohen geometrischen Variabilität dieser Gefäßaussackungen stellt der Einsatz bisher verwendeter, standardisierter Implantate (meist selbstexpandierende Stents aus einer superelastischen NiTi-Formgedächtnislegierung) durch mangelnde Passform keine optimale Behandlungsmethode dar. Um den Behandlungserfolg zu verbessern, forschen wir deshalb an der Individualisierung der extrem filigranen Hirnaneurysma-Implantate. Eine holistische digitale Prozesskette - basierend auf klinischer Bildgebung durch Digitale Subtraktionsangiographie (DSA) - ermöglicht die fertigungsgerechte Konstruktion der patientenspezifischen Implantate. Das Design beruht dabei auf Stent-Geometrien, welche statistisch geplant und evaluiert wurden. Als Werkstoff wird aufgrund der Biokompatibilität und hohen nutzbaren Rückverformung (Superelastizität) eine etablierte NiTi-Formgedächtnislegierung eingesetzt. Die schwierige Verarbeitung des Funktionswerkstoffs (sehr hohe Festigkeit, Sauerstoffaffinität) limitiert die Verarbeitung mittels konventioneller Herstellungsmethoden, weshalb die additive Fertigung durch die prozessbedingte Designfreiheit einen hohen Mehrwert bieten kann. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) stellt dabei ein besonders geeignetes Verfahren dar, v.a. zur Herstellung komplexer filigraner Strukturen wie Stents. Dennoch besteht auch bei der additiven Verarbeitung von NiTi noch Optimierungsbedarf hinsichtlich Bauteilqualität (z.B. Gleichmäßigkeit der Stabstärken innerhalb einer Gitterstruktur) und werkstofflichen Eigenschaften (z.B. Superelastizität). Dem wird u.a. mit angepassten Belichtungsstrategien begegnet, welche eine vollumfängliche Definition aller Scanvektoren ermöglichen. Unsere Ergebnisse zeigen ein hohes Potential der additiven Verarbeitung von NiTi für die patientenspezifische Versorgung von Hirnaneurysmen auf.