Vivatop: Gemeinschaftsprojekt für VR/AR-Anwendungen zur Verbesserung von Operationen

Einer für alle, alle für einen: Innovative Projekte sind oftmals so komplex, dass gleich mehrere Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft daran beteiligt sind. Diese Partner müssen sich erst einmal finden – und dabei können Netzwerke wie bremen digitalmedia unterstützen. Beim Projekt Vivatop zum Beispiel sind mit dem TZI der Universität Bremen, dem Fraunhofer MEVIS und Szenaris gleich drei Mitglieder von bremen digitalmedia involviert. In dem Projekt werden unter Einsatz von Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und 3D-Druck Anwendungen konzipiert, um sowohl die Planung und Durchführung von Operationen als auch Aus-, Fort- und Weiterbildungsszenarien effektiv zu unterstützen.

„Wir kannten uns auch schon vor Vivatop aus gemeinsamen Projekten, zum Teil ist es eine bereits sehr eingespielte Kooperation“, sagt Professor Dr. Rainer Malaka, Leiter des Digital Media Lab am TZI (Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik), der das Projekt koordiniert. „Auch mit dem Pius Hospital Oldenburg haben wir bereits zusammen gearbeitet, über das MEVIS kam der Kontakt zu apoQlar in Hamburg zustande und nur die cirp GmbH aus Süddeutschland haben wir über Kaltakquise ins Team geholt.“ 

Forschungsverbund aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesundheitswesen

Vivatop wird vom Digital Media Lab koordiniert und von der Arbeitsgruppe Virtual Reality und Computergraphik unterstützt. Diese Teams sind in erster Linie für die VR-Interaktion bzw. die VR-Algorithmen zuständig. Das Pius Hospital Oldenburg/Universitätsklinikum für Viszeralchirurgie liefert die klinische Expertise und generiert die Bilddaten. Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS erstellt daraus virtuelle realistische Organ-Modelle für AR/VR und den 3D-Druck, während die apoQlar GmbH als Spezialistin im Bereich Augmented Reality und die cirp GmbH für den 3D-Druck eingebunden sind. Die szenaris GmbH verantwortet den Bereich Training und Ausbildung.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt über eine Laufzeit von drei Jahren mit insgesamt 2,2 Millionen Euro. Der Projektabschluss ist für September 2021 vorgesehen.

„Wir treffen uns alle etwa alle sechs Monate mit allen Partnern für zwei Tage, um alle Aspekte zu besprechen“, sagt Malaka. „Zusätzlich finden regelmäßig Treffen mit nur einigen Partnern zu speziellen Themen statt. Bei diesem Projekt ist es vor allem wichtig, dass alle die Arbeit der Chirurgen verstehen, damit wir nicht am Bedarf vorbei entwickeln.“ So bekommen beispielsweise alle Partner die Gelegenheit, bei einer OP am Pius Hospital zu hospitieren.

Und darum geht’s bei „Vivatop“

Bei der Planung einer Operation mit 3D-Modellen erhalten Ärzte einen wesentlich realistischeren und besser begreifbaren Überblick über den Bereich, in dem sie einen Eingriff vornehmen wollen. Die Forscher erproben unter anderem die Bereitstellung lebensechter physischer Modelle des betroffenen Organs. Dafür werden die Bilddaten analysiert und aufbereitet, sodass sie in einen 3D-Drucker importiert werden können, um beispielsweise die Leber einer Patientin realitätsnah anzufertigen.

Während der Operation helfen Bilddaten und Modelle des Organs den Ärzten, sich zu orientieren und Entscheidungen zu treffen. Dazu erweitert das Vivatop-Team eine vorhandene Augmented-Reality-Anwendung, mit der die relevanten Informationen im Sichtfeld einer Brille angezeigt werden. Über die Sprachsteuerung können die Chirurgen das Gerät bedienen, ohne die Hände einsetzen zu müssen. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, die Operation live in VR darzustellen, damit Experten außerhalb des Operationssaals interaktiv hinzugezogen werden können.
Mit der Integration von AR, VR 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. Die ausgedruckten 3D-Modelle erlauben jungen Ärzten, wertvolle erste Erfahrungen zu sammeln. So können sie beispielsweise lernen, einen Tumor in verschiedenen Entwicklungsstadien zu ertasten („haptisches Feedback“), und die Lage anschließend in einer VR-Umgebung begutachten.

Wie geht es nach dem Projekt weiter?

Für das Projekt haben sich scheinbar die idealen Partner zusammen gefunden, denn das Vivatop-Team liegt laut Malaka sehr gut im Plan. Erste VR-Anwendungen wurden angepasst und erste Organe gedruckt, das Projekt wird eng vom BMBF begleitet. Wenn das Projekt abgeschlossen ist, wird es verschiedene Verwertungsketten geben. „Mit unseren VR- und AR-Anwendungen für die Medizin in Kombination mit 3D-Druck schaffen wir etwas völlig Neues, das Schritt für Schritt in den Markt gebracht werden muss“, sagt Malaka. Vielleicht wird dafür ein Spin-off gegründet. In jedem Fall werden die beteiligten Partner auch die folgenden Schritte gemeinsam auf den Weg bringen, bevor dann weitere Kooperationen anstehen. Einer für alle, alle für einen.

Weitere Informationen sind hier erhältlich: www.vivatop.de