Development and strengthening of cross-border cooperation in the innovative application of virtual and printed 3D models of diseases in personalised treatment medicine of the 21st century

The aim of the project is to consolidate the cooperation between the Klinikum PUM No. 2 in Szczecin and the University Medical Center Greifswald. The partners will develop and implement the latest achievements of biomedical engineering in the field of 3D printing technology for the needs of medicine, including the use of innovative 3D imaging with tools for the so-called Advanced Reality. The use of 3D printing creates new possibilities in the field of personalised medicine. 3D models of organs created on the basis of imaging examinations of a particular patient reflect the exact anatomy that the surgeon finds during the operation. The ability to touch and apply the “disease model” expands the surgeon’s practical knowledge of spatial anatomical relationships. As a result, 3D printing is used to assess the scope and course of operations, navigate the patient’s body and facilitate the communication of multidisciplinary medical teams. The possibility of exchanging 3D models between partners enables the joint consultation of patients. Personalised medicine will help to improve the quality of treatment for the inhabitants of the Euroregion Pomerania. The information for the patient about the treatment is enriched with the 3D model of the disease, which facilitates the understanding of the severity of the disease and the planned operation. In addition, 3D disease models are used for preliminary simulation of treatments before they are performed. As a result, surgeons virtually “operate” complex diseases and exchange knowledge and experiences from personalised models. The complicated diseases that are treated in both centers are printed as training material for joint workshops in 3D. The role of the main partner is to create a center of manufacturing processes of medical 3D models. The role of the German partner will be the implementation of “Augmented Reality” and 3D printing for surgical practice. The application of 3D techniques (Advanced Reality) is gradually developed with the help of “Artificial Intelligence”. The experience of both partners is unified during the joint training, so that the inhabitants of the region benefit equally from both techniques. Health-promoting activities for Euroregion residents are planned by organising the “Health Day” and producing a series of pro-health films. The training takes place on 3D models of vascular diseases that affect human consciousness. These diseases are a serious problem in an ageing society. One of them is the aortic aneurysm, which even occurs in 8 % of men. In connection with the danger of rupture, it is often referred to as a “ticking bomb”. The rupture of aortic aneurysm is even associated with 90 % mortality, and 50 % of patients die at home. Preventive measures and the learning of health-promoting behaviours are important. A common condition is peripheral atherosclerosis, which leads to amputation of the lower limbs. In Poland, an amputation is performed every hour. In Germany, about 50,000 extremity amputations are carried out annually. It is a common problem for both countries and also applies to our Euroregion. It requires active promotion and education as well as stimulating the development of new treatment methods. To sum up, the joint cross-border activities will be the development of medical human resources, an increase in the level of care in the region and the promotion of health.

Ziel des Projekts ist es, die Zusammenarbeit zwischen dem Klinikum PUM No. 2 in Stettin und der Universitätsmedizin Greifswald zu festigen. Die Partner werden die neuesten Errungenschaften der biomedizinischen Technik auf dem Gebiet der 3D-Drucktechnologie für die Bedürfnisse der Medizin entwickeln und implementieren, einschließlich des Einsatzes innovativer 3D-Imaging mit Werkzeugen für die sogenannte Erweiterte Realität. Die Verwendung des 3D-Drucks schafft neue Möglichkeiten im Bereich der personalisierten Medizin. 3D-Modelle von Organen, die auf der Grundlage bildgebender Untersuchungen eines bestimmten Patienten erstellt wurden, wiederspiegeln die exakte Anatomie, die der Chirurg während der Operation vorfindet. Die Möglichkeit das "Krankheitsmodell" zu berühren und zu wenden, erweitert das praktische Wissen des Chirurgen über räumliche anatomische Beziehungen. Im Ergebnis wird der 3D-Druck verwendet, um den Umfang und den Ablauf der Operationen zu beurteilen, im Körper des Patienten zu navigieren und die Kommunikation multidisziplinärer medizinischer Teams zu erleichtern. Die Möglichkeit 3D-Modelle zwischen Partnern auszutauschen, ermöglicht die gemeinsame Konsultation der Patienten. Die personalisierte Medizin wird dazu beitragen, die Behandlungsqualität für die Einwohner der Euroregion Pommern zu verbessern. Die Informationen für den Patienten über die Behandlung werden mit dem 3D-Modell der Erkrankung bereichert, wodurch das Verständnis der Schwere der Erkrankung und der geplanten Operation erleichtert wird. Darüber hinaus werden 3D-Krankheitsmodelle zur vorläufigen Simulation von Behandlungen verwendet, bevor sie durchgeführt werden. Infolgedessen "operieren" Chirurgen komplexe Krankheiten virtuell und tauschen Wissen und Erfahrungen aus personalisierten Modellen aus. Die komplizierten Krankheiten, die in beiden Zentren behandelt werden, werden als Trainingsmaterial für gemeinsame Workshops in 3D gedruckt. Die Rolle des Hauptpartners besteht darin, ein Zentrum der Herstellungsprozesse von medizinischen 3D-Modellen zu schaffen. Die Rolle des deutschen Partners wird die Implementierung von "Augmented Reality" und 3D-Druck für die chirurgische Praxis sein. Die Anwendung der 3D Techniken (Erweiterte Realität) wird sukzessiv mit Hilfe der "Künstlichen Intelligenz" weiterentwickelt. Die Erfahrung beider Partner wird während des gemeinsamen Trainings vereinheitlicht, so dass die Bewohner der Region von beiden Techniken gleichermaßen profitieren. Gesundheitsfördernde Aktivitäten für die Bewohner der Euroregion sind geplant, indem der "Gesundheitstag" organisiert wird und eine Reihe von Pro-Health-Filmen produziert werden. Die Ausbildung erfolgt an 3D-Modellen für Gefäßkrankheiten, die sich auf das menschliche Bewusstsein auswirken. Diese Krankheiten sind ein ernstes Problem in einer alternden Gesellschaft. Eines davon ist das Aortenaneurysma, das sogar bei 8% der Männer auftritt. In Verbindung mit der Rupturgefahr wird sie oft als "tickende Bombe" bezeichnet. Die Ruptur des Aortenaneurysmas ist sogar mit einer 90% igen Mortalität verbunden, und 50% der Patienten sterben zu Hause. Präventive Maßnahmen und das Lernen gesundheitsfördernder Verhaltensweisen sind wichtig. Eine häufige Erkrankung ist die periphere Atherosklerose, die zu einer Amputation der unteren Gliedmaßen führt. In Polen wird jede Stunde eine Amputation durchgeführt. In Deutschland werden jährlich etwa 50.000 Extremitätenamputationen durchgeführt. Es ist ein gemeinsames Problem beider Länder und gilt auch für unsere Euroregion. Es erfordert eine aktive Förderung und Aufklärung sowie die Stimulierung der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die gemeinsamen grenzüberschreitenden Aktivitäten die Entwicklung medizinischer Humanressourcen, eine Erhöhung des Versorgungsniveaus in der Region und die Förderung der Gesundheit sein werden.