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Chirurgie

VIRTOSHA: Ausbildung in der Chirurgie durch VR-Technologie

Ein Forschungsteam des Universitätsklinikums Bonn, der Technischen Hochschule Köln und weiterer Partner arbeitet am VIRTOSHA-Projekt, das eine Virtual-Reality-Trainingsumgebung für chirurgische Eingriffe entwickelt.

Dieses Projekt kombiniert Gewebesimulation, ein Autorensystem zur Erstellung individueller Lerninhalte und haptische Feedback-Arme, um die Realitätsnähe der chirurgischen Ausbildung zu erhöhen.

Die Ausbildung von Chirurginnen und Chirurgen ist ein langwieriger und komplexer Prozess, insbesondere bei anspruchsvollen Eingriffen wie Knochenoperationen. Um die Effizienz dieser Ausbildung zu verbessern, zielt das VIRTOSHA-Projekt darauf ab, eine VR-Umgebung zu entwickeln, in der angehende Chirurginnen und Chirurgen Operationen in einer realitätsnahen, risikofreien Umgebung trainieren können. Diese moderne Technologie bietet eine Plattform, auf der OP-Situationen mit virtuellen Patientinnen und Patienten simuliert werden können, was das Lernumfeld entscheidend bereichert.

Hauptmerkmale des VIRTOSHA-Projekts

Das VIRTOSHA-Projekt vereint mehrere fortschrittliche Funktionen, um ein umfassendes Trainingswerkzeug zu schaffen:

Haptisches Feedback: Das System integriert haptische Arme, die ein realistisches Feedback bieten und es den Auszubildenden ermöglichen, den Widerstand und die Textur von Geweben bei chirurgischen Aufgaben zu spüren.
Anpassbare Szenarien: Das im VR-System integrierte Autorensystem ermöglicht es Chirurginnen und Chirurgen, Trainingsszenarien zu erstellen und zu aktualisieren, wodurch eine Vielzahl von Fällen und chirurgischen Techniken abgedeckt werden kann. Diese Flexibilität ist entscheidend, um das Training an unterschiedliche Patientenbedürfnisse und chirurgische Innovationen anzupassen.
Realistische Gewebesimulation: Das vom Team der TH Köln entwickelte Simulationssystem bildet menschliches Weichgewebe wie Knochen, Knochenhaut und Muskelgewebe realistisch nach. Diese Funktion stellt sicher, dass das chirurgische Training die realen Bedingungen genau widerspiegelt.

Simulation vielfältiger Patientenszenarien

Ein wesentlicher Aspekt des VIRTOSHA-Projekts ist die Fähigkeit, verschiedene Patientenszenarien zu simulieren. Durch die Analyse realer Operationen kann das Team das Verhalten von Geweben, Implantaten und chirurgischen Werkzeugen sowie das haptische Feedback, das über Finger oder Hand spürbar ist, nachbilden.

„Mithilfe einer Software gestalten wir verschiedene Szenarien, wobei Gewebe- und Knocheneigenschaften anpassbar sind, um unterschiedliche Patientinnen und Patienten zu simulieren. Eine realitätsgenaue Darstellung der Gewebe und Knochen sowie die präzise Integration der Handbewegungen sind entscheidend für das reale Empfinden in der VR-Umgebung“, erklärt Prof. Björn Krüger vom Universitätsklinikum Bonn. Diese Anpassungsfähigkeit ist entscheidend, um sicherzustellen, dass das Trainingswerkzeug den vielfältigen Anforderungen der chirurgischen Ausbildung gerecht wird.

Quelle:

https://www.medica.de/de/digital-health/virtosha-ausbildung-chirurgie-vr-technologie

MEDICA.de; Quelle: Universitätsklinikum Bonn

Foto: (v. l.): Prof. Björn Krüger, Leiter der Forschungsgruppe „Personalisierte digitale Gesundheit und Telemedizin“ am UKB und Dr. Kristian Welle, Leitender Oberarzt der Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie des UKB, leiten das Projekt am UKB.

20. September 2024 0 comment

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VR in der Chirurgie: Wissenschaftler wollen Bohren und Schrauben spürbar machen

Derzeit arbeiten Wissenschaftler an einer virtuellen Trainingsumgebung für chirurgische Operationen, die haptisches Feedback liefern soll.

Wissenschaftler arbeiten derzeit an einer virtuellen Trainingsumgebung für chirurgische Operationen – VIRTOSHA (Autorenwerkzeug für Virtual Reality Trainingssimulationen von Osteosynthese mit haptischem Feedback und Gewebesimulation). Das haptische Feedback soll bei dem auf drei Jahre angesetzten Forschungsvorhaben eine zentrale Rolle spielen. Das geht aus einer Mitteilung der TH Köln hervor, die dafür ein KI-basiertes Simulationssystem entwickelt. An dem Projekt sind darüber hinaus auch das Universitätsklinikum Bonn (UKB), die Mindport GmbH und die Haption GmbH beteiligt.

Bohren und Schrauben spürbar machen

Um Chirurgen auf Operationen vorzubereiten, kommen auch virtuelle Patienten zum Einsatz. Bei bisherigen Möglichkeiten fehlt laut TH Köln jedoch „die spürbare Rückmeldung über Finger oder Hand“, das haptische Feedback. „Angehende Chirurg:innen müssen in ihrer Ausbildung erfahren, wie sich Operationen anfühlen und ihre Feinmotorik trainieren […] Wir konzipieren dafür eine Bohr- und Schraubensimulation mit Haptik-Armen, einen Roboter mit Greifarmen, und werden die Merkmale verschiedener Gewebearten implementieren. So kann der Widerstand beim Bohren und Schrauben in den Knochen spürbar gemacht und Eingriffe realitätsgenau trainiert werden“, so Kristian Welle, leitender Oberarzt am UKB.

Dabei sollen Daten echter Eingriffe – wie sich Gewebe, Implantate gegenüber den Operationswerkzeugen verhalten – erfasst und analysiert werden. Dadurch soll unter anderem auch die Kraftrückkopplung der „Haptik-Arme“ optimiert werden. Ziel ist es, anschließend verschiedene Abläufe und Avatare miteinander zu verbinden, Übungen zu erstellen und die OP-Teilnehmer darauf zu trainieren, mit anderen Fachgruppen zusammenzuarbeiten.

„Mithilfe einer Software gestalten wir verschiedene Szenarien, wobei Gewebe- und Knocheneigenschaften anpassbar sind, um unterschiedliche Patient:innen zu simulieren. Eine realitätsgenaue Darstellung der Gewebe und Knochen sowie die präzise Integration der Handbewegungen sind entscheidend für das reale Empfinden in der VR-Umgebung“, so Prof. Björn Krüger, Leiter der Forschungsgruppe „Personalisierte digitale Gesundheit und Telemedizin“ an der Klinik für Epileptologie des UKB.

Software zum Erstellen eigener Inhalte

Neu an dem Ansatz ist laut Mindport-Gründer David Lähner auch, dass die Chirurgen „mittels eines integrierten Autorenwerkzeuges […] selbst neue Inhalte erstellen und bestehende Inhalte aktualisieren können. Damit können viel mehr unterschiedliche Fälle abgedeckt werden“, erklärt Lähner. Eine weitere Vision ist, dass die Operation in Zukunft an einem digitalen Zwilling des Patienten geübt werden kann. Ebenso sollen sich die Bewegungen der Hand basierend auf Sensordaten und zusätzlichen Datenquellen wie Kameras künftig besser nachvollziehen lassen.

„Alle Komponenten werden über einen Daten-Hub verbunden, der alle Prozesse und Strukturen verwaltet und als Schnittstelle des Systems dient“, steht auf der Projektseite. Fortschritte des Projekts will das Team auf seiner Seite veröffentlichen. Gefördert wird das Projekt unter anderem im Rahmen des Innovationswettbewerbs Gesünder.IN.NRW mit 1,5 Millionen Euro.

VR-Training in weiteren Bereichen

Es gibt aber auch zahlreiche weitere VR-Projekte: Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Frankfurt hat beispielsweise auch die PatientZero Games GmbH 2021 zusammen mit dem Universitätsklinikum Frankfurt eine sprachgesteuerte online 3D-Trainingsumgebung für Anästhesisten entwickelt. Die Software simuliert realistische Komplikationen, die während einer Narkose auftreten können. In dieser Umgebung kann der Anästhesist eine Narkose durchführen, die Beatmung einstellen und auf mögliche Komplikationen reagieren. Das Training kann sowohl in VR als auch an einem herkömmlichen Monitor durchgeführt werden.

Denkbar ist der Einsatz von VR auch bei der Behandlung von Magersucht, wie die Ergebnisse einer in der Fachzeitschrift „Psychotherapy and Psychosomatics“ veröffentlichten Studie zeigen. Ein Team von Wissenschaftlern der Abteilung für psychosomatische Medizin und Psychotherapie am Universitätsklinikum Tübingen und des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme hat eine VR-Umgebung entwickelt, die Menschen mit Magersucht helfen soll, ihre Angst vor der Gewichtszunahme zu reduzieren. Die Patienten können in dieser Umgebung erahnen, wie sich ein gesundes Körpergewicht anfühlt – sowohl aus der Ich-Perspektive als auch in einem virtuellen Spiegel. Die entwickelte VR-Umgebung nutzt ein digitales Körpermodell, das auf tausenden Körperscans basiert und individuell auf die jeweilige Patientin oder den Patienten abgestimmt werden kann.

Quelle:

Foto:

Ein Arzt übt eine Operation (Symbolbild).

(Bild: Pop Paul-Catalin/Shutterstock.com)

https://www.heise.de/news/Chirurgie-Forscher-arbeiten-an-VR-Training-mit-haptischem-Feedback-9848564.html

5. September 2024 0 comment

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Chirurgie lernen über Virtual Reality

Medizinstudierende am Universitätsklinikum Bonn können Lehrinhalte der Chirurgie nun in einem Virtual Reality (VR)-Space erleben. Mit VR-Brillen ausgestattet, können die Studierenden die Sicht des Chirurgen auf einen Patienten einnehmen.

Chirurgische Behandlungskonzepte werden so auf einfache wie intuitive Art verständlich. Jan Arensmeyer und Philipp Feodorovici von der Klinik für Chirurgie am Universitätsklinikum Bonn haben das Angebot zusammen mit den Oberärzten Philipp Lingohr und Nils Sommer entwickelt.

Indem die Studierenden im VR-Space die Bildgebung in Echtzeit dreidimensional rekonstruiert betrachten, bearbeiten und damit die detailgetreue Sicht des Chirurgen auf den Körper eines Patienten simulieren, können sie ein gutes Verständnis für die reale Anatomie und die verschiedenen Krankheitsbilder entwickeln und erlernen somit deutlich schneller den chirurgischen Behandlungsansatz“, erklärte Arensmeyer.

Laut der Arbeitsgruppe benötigen die Studierenden wenig Einarbeitungszeit und lernen im VR-Space in entspannter Atmosphäre intuitiv mit Bildern umzugehen. Nach ersten Auswertungen wünschen weit über 90 Prozent der bisher teilnehmenden Studierenden, dass die Arbeit mit VR-Brillen dauerhaft in den klinischen Alltag und die Lehre integriert wird.

„Im Moment sind die VR-Einheiten noch ortsgebunden, unsere Vision für die Zukunft ist aber, dass wir die Teilnahme am VR-Unterricht auch ortsungebunden anbieten können, zum Beispiel von zuhause aus“, berichtet Feodorovici. © hil/aerzteblatt.de

Quelle:

Foto: (v.l.) PD Dr. Philipp Lingohr, Oberarzt der Klinik für Allgemein-, Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie am UKB, mit den beiden Assistenzärzten Dr. Jan Arensmeyer und Philipp Feodorovici im VR-Space an einem 3D-Skelett. /J.F. Saba, Universitätsklinikum Bonn

https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/131188/Chirurgie-lernen-ueber-Virtual-Reality

3. Februar 2022 0 comment