Die Prothese wurde perfekt auf den Patienten zugeschnitten. (Bild: Gregorio Marañón / Salud Madrid)

In einem Krankenhaus in Madrid wurde die allererste maßgeschneiderte Knochenprothese aus Metamaterial entwickelt und implantiert.

Die Technologie stammt aus der Luft- und Raumfahrt und bildet die mechanischen Eigenschaften von Knochen nahezu exakt nach.

Maßgeschneiderte Prothese verhindert Amputation

Der 38-jährige Patient kam mit einem Sarkom, also einem Tumor, im Schienbein ins Krankenhaus Gregorio Marañón in Madrid. Nach einem massiven Verlust an Knochendichte konnte sein Bein eine Prothese nicht mehr tragen. Bisher mussten Ärzte in so einem Fall eine Amputation des Beins vornehmen.

Eine neue Technologie, die eigentlich aus der Luft- und Raumfahrt stammt, ermöglichte aber eine alternative Therapie. Eine 3D-gedruckte Struktur aus winzigen, millimetergroßen Stäben erzeugt ein sogenanntes »Metamaterial«, das die natürliche Struktur und Funktion des menschlichen Knochens nachahmt.

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Der Knochen wird dabei nicht einfach nur ersetzt, sondern imitiert. Mechanische Belastungen können so natürlicher absorbiert werden, wodurch das umliegende Knochengewebe nicht wie oft bei herkömmlichen Prothesen durch Nichtbenutzung geschwächt wird.

Auf Basis von radiologischen Bildern wurde dafür ein digitaler Zwilling des Beins erstellt, bei dem simuliert werden konnte, welche Kräfte in welcher Situation auf das Schienbein wirken. Aus diesen Daten wurde dann die innere Struktur der Prothese entwickelt.

Mit nur etwa 300 Gramm ist die Prothese zudem deutlich leichter als herkömmliche Prothesen, die oft mehrere Kilogramm wiegen. Gleichzeitig kann sie aber mehr als 500 Kilogramm tragen. Bei alten Modellen sind es nur etwa 100 bis 150 Kilo.

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Die Operation wurde schon 2025 durchgeführt. Heute kann der Patient tatsächlich wieder laufen. Das Krankenhaus hat bereits eine neuerliche Operation dieser Art durchgeführt und bereitet schon zwei weitere personalisierte Implantate für andere Patienten vor. Dabei sollen ein Handgelenk und ein Brustbein ersetzt werden. In Zukunft könnte die Technologie flächendeckend eingesetzt werden.