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23. März 2022   051/22    Forschung

Mehr Patientensicherheit durch Dreidimensionalität

Projekt VIVATOP hat Einsatz neuer Technologien in der Chirurgie untersucht und öffentlich vorgestellt

Oldenburg. Dreidimensionale Darstellungen aus dem Innern des Körpers dürften in der Chirurgie in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Erste Erfahrungen damit haben Forschende aus den Universitäten Bremen und Oldenburg in den vergangenen drei Jahren im Projekt VIVATOP (Vielseitiger Immersiver Virtueller und Augmentierter Tangible OP) gemacht. Sie untersuchten, wie sich Technologien aus den Bereichen virtuelle Realität („Virtual Reality“ [VR]), erweiterte Realität („Augmented Reality“ [AR]) und 3D-Druck sinnvoll in der Chirurgie einsetzen lassen. Ihre Ergebnisse haben sie jetzt in einer öffentlichen Projektabschlussveranstaltung im Oldenburger Core vorgestellt. Eingeladen waren sowohl Fachpublikum als auch interessierte Bürgerinnen und Bürger. Das Ungewöhnliche: Die Gäste konnten selbst in die Rollen von Chirurgen und Medizinstudierenden schlüpfen und ausprobieren, welche Möglichkeiten die neuen Technologien bieten.

Das Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik der Universität Bremen hat das Projekt unter Leitung von Prof. Dr. Rainer Malaka koordiniert, die Universitätsmedizin Oldenburg war mit dem Viszeralchirurgen Prof. Dr. Dirk Weyhe vom Pius-Hospital Oldenburg als Anwendungspartner beteiligt.

„Die VIVATOP-Technologien ermöglichen eine neuartige, schnelle und präzise OP-Vorbereitung, die der Patientensicherheit zugutekommt“, betont Malaka. „Der Klinikalltag und die Ausbildung von Chirurginnen und Chirurgen erfordern neben ausgezeichneter Feinmotorik auch ein sehr gutes räumliches Vorstellungsvermögen. Moderne Technologien wie virtuelle Realität, erweiterte Realität und 3D-Druck bieten ein bislang ungenutztes Potenzial, sowohl die OP-Planung und -Durchführung als auch das Training zu verbessern. Ganz neu ist auch die Möglichkeit, Ärztinnen und Ärzte von anderen Standorten live in eine Operation oder Operationsvorbereitung einzubeziehen, als wenn sie im gleichen Raum wären.“

Im Fokus des Projekts standen drei Anwendungsszenarien: das Training von Chirurgen, die Vorbereitung einer Operation und die tatsächliche Durchführung eines Eingriffs. In allen drei Fällen kommt dreidimensionalen Bildern aus dem Inneren des Körpers eine besondere Bedeutung zu. Chirurginnen und Chirurgen stehen also künftig vermehrt nicht mehr nur zweidimensionale Aufnahmen ihrer Patienten aus Computer- oder Magnetresonanztomographien (CT/MRT) zur Verfügung.

Stattdessen können Operierende die Organe ihrer Patienten zum Beispiel mithilfe einer Augmented-Reality-Brille als Hologramm vor sich im Raum schweben sehen und mit Handbewegungen in alle Richtungen drehen und vergrößern. Gut sichtbar ist, wie die empfindlichen Gefäße verlaufen, die bei der Operation nicht verletzt werden sollten. Aber auch Tumoren und ihre Lage sind deutlich erkennbar. Mit dieser Technik lassen sich Eingriffe besser planen. „Während der Operation dient das Hologramm zudem als eine Art Landkarte, um zum Beispiel den besten Weg zum Tumor zu finden“, sagt Weyhe. Der Chirurg und sein Team konnten im Rahmen des Forschungsprojekts sogar bei einer Patientin Gewebeveränderungen erkennen, die auf den herkömmlichen Bildern nicht zu sehen waren. „Je mehr wir über das individuelle Krankheitsbild unserer Patienten wissen, desto besser können wir die Operation vorbereiten und durchführen“, sagt Weyhe. „Das dient der Patientensicherheit, die im Zentrum unserer Untersuchungen stand.“ Zudem bieten Augmented-Reality-Brillen auch die Möglichkeit, Kollegen virtuell in den Operationssaal zu holen und sich mit ihnen über den Eingriff auszutauschen.

Ein völlig neues Verfahren hat außerdem das am Projekt beteiligte Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS im Rahmen von Vivatop entwickelt, um aus CT- und MRT-Bildern dreidimensionale Ansichten zu errechnen. Wie aussagekräftig die dreidimensionale Darstellung von Organen sein kann, zeigten die Forschenden bei der Veranstaltung etwa am Beispiel einer Covid-19-Lunge. Einzelne Gefäße und deren Schädigung sind auf den ersten Blick auch für Laien erkennbar – ohne langes Interpretieren von CT- oder MRT-Aufnahmen.

Mit neuen 3D-Druckverfahren lassen sich die virtuellen Organe sogar in Plastikmodelle zum Anfassen umwandeln. Auch diese konnten Besucherinnen und Besucher im Core in die Hand nehmen und aus der Nähe betrachten. Laut Weyhe kann das Verfahren Chirurginnen und Chirurgen weitere Anhaltspunkte über die individuellen Eigenschaften des zu operierenden Organs geben.

Neben den beiden Universitäten und Fraunhofer MEVIS waren die Unternehmen apoQlar GmbH im Bereich Augmented Reality, die cirp GmbH für den 3D-Druck von Organen und die SZENARIS GmbH für den Themenkomplex Training und Ausbildung an VIVATOP beteiligt.

Weblinks

  • vivatop.de

Bilder

  

Virtuelle und reale 3D-Ansichten unter anderem von Organen standen im Projekt Vivatop im Mittelpunkt. Prof. Dr. Dirk Weyhe (l.), Professor der Universität Oldenburg und Viszeralchirurg am Pius-Hospital Oldenburg, hat die verschiedenen Technologien in seinem OP ausprobiert, die unter anderem von den Teams um Dr. Andrea Schenk (2.v.l.), Fraunhofer MEVIS Bremen, und Dr. Daniela Salzmann von der Firma apoqlar entwickelt wurden. Prof. Dr. Rainer Malaka (2.v.r.) ist Direktor des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen, das das Vivatop-Projekt koordiniert hat. Foto: Markus Hibbeler / Universität Oldenburg

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Virtual-Reality-Brillen können auch in der Chirurgie gewinnbringend eingesetzt werden. Sie ermöglichen Chirurginnen und Chirurgen etwa, sich die Organe ihrer Patienten in dreidimensionalen Modellen von allen Seiten anzusehen. Foto: Markus Hibbeler / Universität Oldenburg

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Kontakt

Prof. Dr. Dirk Weyhe, Tel.: 0441/229-1472, E-Mail: Prof. Dr. Rainer Malaka, Tel.: 0421/218-64402, E-Mail:

(Stand: 20.04.2022)