VIVATOP: Verbund unter Leitung des TZI entwickelt 3D-Technologien für Chirurgen

Operationen an der Leber erfordern höchstmögliche Präzision, weil das Organ aus einer komplexen Gefäßarchitektur besteht und lebenswichtige Aufgaben für den Körper übernimmt. Computergestützte 3D-Technologien können Chirurginnen und Chirurgen helfen, vor einem Eingriff ein besseres räumliches Verständnis zu bekommen, um die Risiken einer Operation zu senken. Ein Verbund unter Leitung unseres Mitglieds dem Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen hat jetzt 3D-Anwendungen entwickelt, die insbesondere die Operationsplanung, die Durchführung des Eingriffs und das Training für angehende Chirurgen und Chirurginnen unterstützen.

 

Virtuelles Modell erleichtert Orientierung beim realen Eingriff

Die Planung der operativen Entfernung von Teilen einer Leber – die sogenannte Leberresektion – mit 3D-Modellen bietet erhebliche Vorteile. In der Diagnostik verwendete CT- und MRT-Aufnahmen bieten nur zweidimensionale Schwarzweiß-Ansichten. Im Rahmen des Projekts VIVATOP („Vielseitiger Immersiver Virtueller und Augmentierter Tangible OP“) werden sie zu farbigen 3D-Visualisierungen weiterverarbeitet. „Dadurch lässt sich die räumliche Darstellung eines Organs in Echtzeit nach Belieben drehen, wenden, manipulieren und zur detaillierten OP-Planung heranziehen – oder auch zur Orientierung während des Eingriffs“, sagt Projektleiter Professor Rainer Malaka vom TZI. „Trotz der großen Datenmenge, die dabei kontinuierlich neu berechnet werden muss, treten keine Verzögerungen auf.“

VR und AR spielen künftig eine wichtige Rolle

Eine Besonderheit ist dabei auch, dass Anwender*innen diese Funktionen in VR (Virtual Reality) und AR (Augmented Reality/Erweiterte Realität) nutzen können. Mit handelsüblichen VR-Brillen kann ein interdisziplinäres Ärzte-Team den Eingriff detailliert vorbesprechen und dabei das Organ mit Gesten drehen und vermessen.

In ersten Versuchen anhand von realen OP-Planungen, bei denen dieses Verfahren ergänzend zu den herkömmlichen Methoden eingesetzt wurde, haben Chirurg*innen bereits den Nutzen in der Praxis bestätigt. Das AR-Verfahren soll vor allem während der Operation zum Einsatz kommen. Chirurg*innen können dann beispielsweise das 3D-Modell auf ihrer Brille über dem realen Operationsfeld anzeigen lassen, um sich räumlich zu orientieren.

Arbeiten im regionalen Verbund

Das Projekt wird am TZI der Universität Bremen von der Arbeitsgruppe Digitale Medien (Professor Rainer Malaka) koordiniert und von der Arbeitsgruppe Virtual Reality und Computergraphik (Professor Gabriel Zachmann) unterstützt. Diese Teams sind in erster Linie für die VR-Interaktion bzw. die VR-Algorithmen zuständig. Die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie am Pius Hospital Oldenburg liefert die medizinische Expertise und stellt die Bilddaten zur Verfügung. Unser Mitglied 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. bremen digitalmedia Mitglied SZENARIS verantwortet den Bereich Training und Ausbildung.

Weitere Informationen sind auf der Website der Universität Bremen erhältlich.