Hightech im OP: Erweiterte Realität und 3D-Druck für die Chirurgie

Mithilfe von Organen aus dem 3D-Drucker und Augmented und Virtual Realität können junge Ärzte realitätsnäher ausgebildet, Operationen besser geplant und erfolgreicher durchgeführt werden. Beispielhafte Verfahren werden gerade entwickelt.

Arzt untersucht Gehirn Test © iStock
(Bremen – 05.06.2019) Neue Informationstechnologien können helfen, Chirurgen im Operationssaal wichtige Informationen bereitzustellen und damit die Erfolgsaussichten des Eingriffs spürbar zu erhöhen. Ein Forschungsverbund unter Leitung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik der Universität Bremen entwickelt zurzeit beispielhafte Verfahren und Anwendungen, um die Planung und Durchführung einer Operation durch den Einsatz von Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und 3D-Druck zu verbessern. Die Ergebnisse sollen zusätzlich für Trainingszwecke und für die Patienteninformation eingesetzt werden. Das Projekt VIVATOP „Vielseitiger Immersiver Virtueller und Augmentierter Tangible OP" wird über eine Laufzeit von drei Jahren mit insgesamt 2,2 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Bessere Operationsvorbereitung

Die Planung einer Operation mit 3D-Modellen bietet erhebliche Vorteile gegenüber den bislang verbreiteten 2D-Bildern. Denn die Ärzte erhalten einen wesentlich realistischeren und besser begreifbaren Überblick über den Bereich, an dem sie operieren wollen. Außerdem wird im Projekt, parallel zu den dreidimensionalen Computermodellen, die Bereitstellung lebensechter physischer Modelle des betroffenen Organs erprobt. Dafür werden die Bilddaten analysiert und aufbereitet, sodass sie in einen 3D-Drucker importiert werden können, um beispielsweise die Leber einer Patientin realitätsnah anzufertigen.

Diese gedruckten Modelle ermöglichen dem Arzt das individuelle Organ zu ertasten und können auch gemeinsam mit den virtuellen Modellen eingesetzt werden. So kann jemand anhand des physischen Modells erklären, während alle Beteiligten auf der VR-Brille die Gesten in Verbindung mit dem hochdetaillierten Computermodell sehen. Die 3D-Drucke, die sowohl transparent als auch mehrfarbig sein können, erleichtern unterdessen nicht nur die Planung, sondern ermöglichen es dem Ärzte-Team auch, den Patienten das Vorgehen bei den Eingriffen anschaulicher zu erklären.

Unterstützung während der Operation

Während der Operation helfen Bilddaten und Modelle des Organs den Ärzten, sich zu orientieren und Entscheidungen zu treffen. Dazu erweitern die Wissenschaftler eine vorhandene Augmented-Reality-Anwendung, mit der die relevanten Informationen im Sichtfeld einer Brille angezeigt werden. Über die Sprachsteuerung können Chirurgen das Gerät bedienen, ohne die Hände einsetzen zu müssen. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, die Operation live in virtueller Realität darzustellen. So können Experten außerhalb des Operationssaals interaktiv hinzugezogen werden. Mithilfe von Tiefenkameras, Sensoren und weiteren Technologien werden dabei die Handbewegungen des Ärzte-Teams sowie die Eingriffe am operierten Organ aufgezeichnet und in virtueller Realität dargestellt. Parallel können in der virtuellen Realität auch die Planungsdaten angezeigt werden. So unterstützt das System per Telepräsenz die weltweite Zusammenarbeit von Fachleuten bei einer Operation.

Training und Ausbildung

Mit der Integration von Augmented Reality, Virtual Reality und 3D-Druck kann darüber hinaus die Aus-, Fort- und Weiterbildung junger Ärzte effizienter gestaltet werden. Konkrete Fälle können anhand der 3D-Bilddaten erörtert und in der virtuellen Realität präzise nachvollzogen werden. An den ausgedruckten 3D-Modelle können junge Ärzten beispielsweise lernen, einen Tumor in verschiedenen Entwicklungsstadien zu ertasten und die Lage anschließend in einer virtuellen Umgebung begutachten. Außerdem können einzelne Operationsschritte in virtuellen Szenarien trainiert werden.
Autoren und Quellen Aktualisiert: 05.06.2019
  • Autor/in: vitanet.de; Kristina Wagenlehner
  • Quellen: Pressemitteilung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik vom 03.06.2019: Erweiterte Realität und 3D-Druck für die Chirurgie
Suche nach Netzwerk- & Servicepartnern
Zertifizierung