Die Kinderlunge aus dem 3D-Drucker. Der Zwettler Michael Wagner rettet als Intensivmediziner schwerkranken Kindern das Leben – das auch mit innovativen Methoden, wie 3D-Drucken.

Von Markus Füxl. Erstellt am 14. April 2021 (05:00)

NÖN: Sie sind Leiter des Simulations- und Innovations-Labs im Comprehensive Center for Pediatrics (CCP). Was ist das und was sind Ihre Aufgaben?

Michael Wagner: Es gibt im Wiener AKH die Universitäts-Kinderklinik mit verschiedensten Abteilungen. Nachdem wir viel mit anderen Ärzten, etwa aus der Neuro- oder Herzchirurgie zusammenarbeiten, die eigentlich vor allem auch Erwachsene betreuen, hat Prof. Angelika Berger 2018 das CCP gegründet. Das Ziel war es, alle Fachdisziplinen, die mit Kindern arbeiten unter einen Hut zu bringen. In dieser übergeordneten Struktur gibt es u.a. eben auch ein Simulationszentrum, das ich vor einigen Jahren übernommen habe und mittlerweile leite. Dort arbeiten wir an innovativen Lösungen im medizinischen Bereich, etwa an 3D-Druck, Virtual/Augmented Reality oder künstlicher Intelligenz.

Sie können mit diesen 3D-Druckern auch menschliche Organe nachbauen. Was sind dabei die Vorteile?

Wagner: Wir behandeln oft Kinder mit sehr schwierigen Vorgeschichten. Da geht es etwa um komplexe Herzfehler oder andere Fehlbildungen. Bevor man dann etwas am Patienten macht, sollte man das vorab an einem Modell trainieren. Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel, weil wir ansonsten nicht die Trainingsmodelle zur Verfügung haben, die uns realitätsgetreu diese individuellen Patientennachstellungen liefern können. Mit dem 3D-Drucker können wir auch sehr ausgefallene Fehlbildungen detailgetreu nachstellen.

Woher kommen die Daten – was muss man in den 3D-Drucker oben eingeben, damit unten zum Beispiel eine Kinderlunge rauskommt?

Wagner: Eine der besten Quellen dafür ist die Computertomographie. Sie ist in der Kinderheilkunde und bei Schwangeren wegen der Strahlenbelastung aber nicht vorgesehen. Wir arbeiten daher viel mit Magnetresonanztomographie, das gibt es auch bereits für Kinder, die noch im Mutterleib sind. Wir verwenden aber auch einen neuartigen 3D-Ultraschall, damit können wir zum Beispiel auffällige Gehirnstrukturen noch besser darstellen.

Welche Organe können Sie auf diese Art und Weise drucken?

Wagner: Im Prinzip können wir durch die Kooperation mit der biomedizinischen Technik beinahe alles drucken: Wirbelsäulen und Knochen sind gut zu drucken, wir stellen auch Lungen, Teile von Herzen, Gehirne, Schädel und Gesichtsfehlbildungen her. Das sind aktuell auch die Hauptanwendungsfelder in unserem Bereich.

Wie lange dauert es, bis ein solcher 3D-Druck fertig ist?

Wagner: Der Vorteil bei Organen von Frühgeborenen ist, dass sie sehr klein sind. Das braucht nicht so lange, bei Erwachsenen würde man ein bis zwei Tage lang drucken. Beim Kleinkind dauert der reine Druck um die sechs Stunden. Das muss man dann noch nachbearbeiten und das Stützgewebe entfernen. Alles in allem dauert es etwa 24 Stunden, da arbeiten wir aber ebenfalls an Optimierungsprozessen.

Welches Material kommt dabei zur Anwendung?

Wagner: Da gibt es unterschiedliche Materialien, etwa Silikon oder Metall. Theoretisch könnten wir Organe auch aus Schokolade drucken. Mittlerweile gibt es aber auch „Bioprints“: Dabei arbeitet man mit Zellkulturen und kann so etwa Haut drucken, die re-implantiert wird und „lebt“.

Welche Krankheitsbilder landen bei Ihnen besonders häufig auf dem Tisch?

Wagner: Ein Hauptschwerpunkt sind extrem kleine Frühgeborene, die zwischen 400 und 700 Gramm wiegen. Sie können Probleme mit der Atmung, dem Herzen, dem Bauch oder Hirnblutungen haben bzw. entwickeln. „Typische“ Krankheitsbilder gibt es aber nur wenige, weil wir vor allem mit seltenen und ausgefallenen Krankheitsbildern arbeiten, etwa mit Kindern, bei denen ein Teil des Zwerchfells fehlt, die Bauchorgane nach oben geschoben sind und dadurch auch die Lunge stark verkleinert ist.

Mit welchem Gefühl gehen Sie nach Hause, wenn Behandlungen glücken und solche Kinder überleben? Ist das etwas Besonderes, oder einfach Ihre Arbeit?

Wagner: Natürlich ist das immer etwas Besonderes. Wir bieten bei Frühgeborenen immer auch eine Nachbetreuung, bis sie fünfeinhalb Jahre alt sind. Wenn man davor teilweise in den Nächten um ihr Überleben gekämpft hat und dann sieht, dass sie nach fünf Jahren „normale“ Kinder sind und ein schönes Leben führen, freut einen das besonders. Die Kinder erhalten von uns auch wenn nötig entsprechende Frühförderung, damit sie einen guten Start ins Leben haben.

Sie haben am Anfang Virtual und Augmented Reality sowie künstliche Intelligenz angesprochen: Welche Anwendungsfelder sind hier aktuell möglich?

Wagner: Virtual bzw. Augmented Reality bietet im Simulationstraining die Möglichkeit, möglichst kosteneffizient gewisse Bereiche in realistischer Umgebung zu trainieren. Man setzt sich z.B. eine VR-Brille auf, sieht die Umgebung in 360 Grad und hat das Gefühl, als wäre man vor Ort. Wir können beim Notfallmanagement unterschiedliche „Schwierigkeitsgrade“ und Stresslevels erstellen und simulieren: Dann kommt zum Beispiel ein Kind in die Notfallambulanz und muss versorgt werden. Die aufgeregten Eltern sind daneben, eventuell kommt noch ein zweites Kind dazu. Das ist sehr modular und kann gesteuert und angepasst werden. Der Vorteil von VR ist, dass wir ortsunabhängig trainieren und das Trainingslevel mittels künstlicher Intelligenz anpassen können.

Der Arzt sitzt mit einer solchen Brille und passendem Werkzeug zuhause und operiert am Patienten, der zeitgleich im Krankenhaus auf dem OP-Tisch liegt: Wie realistisch ist dieses Zukunftsszenario?

Wagner: Das gibt es theoretisch schon. Gerade in der Urologie kommen immer wieder Roboter zum Einsatz, die der Arzt von außerhalb steuert. Natürlich könnte er das bei entsprechender Internetverbindung auch von daheim aus machen, denkbar ist es also. Wir arbeiten gerade daran, mittels spezieller Brille im klinischen Setting eine zweite Person dazuzuschalten. Sogenannte „remote experts“ werden in technischen Betrieben ja schon eingesetzt: Sie sitzen daheim und können sich live zuschalten und Tipps geben bzw. bei der Problemlösung helfen. Das ist sehr realistisch und wir planen aktuell mehrere Projekte in diese Richtung.

Wie beeinträchtigt die Coronapandemie aktuell Ihre Arbeit?

Wagner: Natürlich gilt auch bei uns durchgehend Maskenpflicht und Abstand, viele im Personal sind aber zum Glück bereits geimpft. Das soziale Miteinander auf der Station ist beeinträchtigt, wenn man zum Beispiel nicht mehr gemeinsam essen kann. Auf der Frühgeborenen-Intensivstation sind die Beeinträchtigungen glücklicherweise gering. Wir haben immer wieder Patienten, bei denen die Mutter corona-positiv ist und das Kind damit automatisch in voller Montur, mit Schutzhelm und Ganzkörperanzug, behandelt werden muss. Es gab bisher bei uns aber noch keinen Fall, wo ein Kind dann auch tatsächlich nach der Geburt positiv war. Bei unseren räumlichen Nachbarn, der Erwachsenen-Intensivstation, sieht das natürlich anders und deutlich schlimmer aus und deswegen ist es weiterhin sehr wichtig sich an die vorgegebenen Maßnahmen zu halten, denn es kann jeden treffen.

Das Feld der Medizin ist ja sehr breit gefächert. Warum sind Sie in die Kinderintensivmedizin gegangen?

Wagner: Das war für mich sehr früh im Studium klar. Mich hat vor allem die Neonatologie, also die Früh- und Neugeborenenintensivmedizin fasziniert, das Notfallmanagement und Arbeiten mit Kindern. Ich habe dann auch sehr früh im Studium an der Kinderheilkunde mitgearbeitet. Direkt nach dem Studium hat sich für mich dann eine Möglichkeit im AKH auf der Neonatologie geboten.

Sie sind selber Vater: Hat man als Elternteil einen anderen Zugang zu Ihrer Arbeit?

Wagner: Ich habe eine kleine Tochter, die bald zwei Jahre alt wird. Das ist natürlich eine große Freude, verändert aber auch die Sicht auf die Arbeit. Wenn man sieht, mit welchen Schwierigkeiten, Ängsten und Sorgen Eltern konfrontiert sind, ändert das die Arbeitsweise.

Was bringt die Zukunft für das CCP, es ist ja ein großes Bauprojekt geplant?Wagner: Es wird ein neues Eltern-Kind-Zentrum gebaut. Dabei ist das Ziel, dass nicht mehr das Kind quer durch das AKH zum Spezialisten fahren muss, sondern dass es an einem zentralen Ort behandelt wird und die Spezialisten zum Kind kommen. Dieses neue Zentrum soll 2025/26 fertig sein. Dort wird es dann auch neue Räumlichkeiten für das Simulationszentrum und Innovations-Lab geben. Das Ziel ist es, die modernste Kinderklinik Europas zu bauen. Dabei geht es nicht nur um die Medizin an sich, sondern auch um die Umgebung. Eine freundliche Umgebung trägt auch zum Heilungsprozess bei. Wir arbeiten stark im Bereich der Digitalisierung und werden die Themen 3D-Druck und Virtual Reality auf jeden Fall weiter vorantreiben, um Kindern noch besser helfen zu können. Dafür benötigt es allerdings auch finanzielle Unterstützung, um hier möglichst rasch voranzukommen.