Medizin

Komplexe Operationen bedürfen aufwändiger Planung. An der Uniklinik für Orthopädie in Innsbruck nutzen die Mediziner dafür nun die virtuelle Realität.

Innsbruck – Jede Bewegung muss sitzen, jeder Schnitt extrem präzise ausgeführt werden. Andernfalls sind die Folgen für den Patienten verheerend. Es geht um einen jungen Mann, der einen fußballgroßen Knochentumor im Bereich von Hüfte und Lendenwirbelsäule hat – eine sensible Gegend, in der sich Nerven, Geschlechtsorgane und Gefäße befinden.

„Ein Schnitt zu tief, und der Patient kann danach vielleicht nicht mehr gehen oder den Stuhlgang nicht mehr kontrollieren“, verdeutlicht Martin Thaler, leitender Oberarzt an der Innsbrucker Uniklinik für Orthopädie und Spezialist für muskulo-skelettale Tumore.

Gleichzeitig darf der Chirurg dem Krebs nicht zu nahe kommen. Knochentumore sind aggressiv, öffnet man sie versehentlich, streuen sie. 30 solche Eingriffe werden jedes Jahr in Innsbruck durchgeführt. Die Patienten sind meist sehr jung, zwischen zehn und zwanzig Jahre alt. Die gute Nachricht vorweg: Der Eingriff ist – auch dank einer neuen Planungshilfe in 3D – erfolgreich verlaufen. Wo vorher Knochen und Krebsgeschwür waren, ist jetzt ein Loch. Eine Verstrebung stützt die Wirbelsäule am Becken ab.

Bei einer Präsentation an der Uniklinik für Orthopädie konnten sich die Anwesenden gestern den Patienten vor und nach der OP ganz genau anschauen – und zwar von innen. Möglich macht das Virtual Reality (VR). Seit 20 Jahren forscht die Abteilung für experimentelle Orthopädie der Uniklinik an computerunterstützten Systemen für Operationen und OP-Planungen. In Kooperation mit der Universität Basel, welche die Software entwickelt hat, ist es ihr nun binnen eines halben Jahres gelungen, Bilder von CT, MRT und künftig auch PET (Positronen-Emissions-Tomografie) in den virtuellen Raum zu bringen. Das Programm baut also aus zweidimensionalen Bildern ein dreidimensionales Modell, das auch noch beweglich ist. „Wir können komplexe OPs nun auf einem neuen Niveau mit 3D-Anmutung vorbereiten“, schildert Michael Nogler, stv. Orthopädie-Direktor und Leiter der Abteilung. Damit sind die Innsbrucker die Ersten in Österreich, die Eingriffe – bisher Knochentumore und Skoliose-Operationen – mit diesem VR-Programm planen.

Das 3D-Modell eines Patienten mit einem Tumor (grün).

© tirol kliniken/Schwammberger

Mit einer VR-Brille betritt der Betrachter einen virtuellen Raum, in dem er ein computergeneriertes Modell der Anatomie des Patienten vor sich stehen hat. Eine Art Fernbedienung in der Hand des Nutzers findet im virtuellen Raum seine Entsprechung in Werkzeugen. Man kann das Modell damit quasi angreifen, in alle Richtungen drehen, von unten, oben, hinten und von der Seite betrachten. Man kann es sich nahe vor die Augen halten, hineinschauen und wieder wegschieben, kritische Stellen identifizieren und Fotos machen.

„Das ist ein bisschen wie bei Star Trek“, sagt Thaler schmunzelnd. Doch Spielerei ist es keine. „Krankheiten verändern den Körper. Er schaut dann nicht mehr aus wie im Lehrbuch“, sagt Nogler. Dank der 3D-OP-Planung mit der VR-Brille können sich die Mediziner ein genaues Bild von der Anatomie des Patienten machen und die Technik auch im Unterricht verwenden.

Michael Nogler, Stv. Direktor, Uniklinik für Orthopädie, Lisa Fuderer
, Fachärztin für Orthopädie und Martin Thaler.

© tirol kliniken

„Neue Informationen für die Radiologen, in dem Sinne, dass man krankhafte Veränderungen entdeckt, gibt es dadurch keine, aber wir bekommen Informationen für die technische Planung“, so Nogler. Wenn z. B. die Anatomie komplett verdreht oder die Wirbelsäule als solche schon gar nicht mehr erkennbar ist, kann Lena Fuderer – Skoliose-Spezialistin an der Uniklinik für Orthopädie – schauen, „wo und in welchem Winkel ich eine Schraube ansetzen kann und wo sie hinten wieder herauskommt“, verdeutlicht sie. „Manchmal muss man auch den Rückenmarkskanal öffnen und so kann man sich das vorstellbarer machen.“ Die Erkenntnisse muss sie sich einprägen. Das Programm begleitend bei der OP laufen zu lassen, sei noch zu umständlich, aber in Zukunft mit komfortableren Brillen sicher möglich. Ebenso eine Verknüpfung mit Künstlicher Intelligenz.

Der nächste Schritt sei nun aber, die VR-Anwendung bei Knochenbrüchen zu etablieren. „Wir möchten in der Planung die Splitter suchen und den Knochen wieder wie ein Puzzle zusammensetzen“, so Nogler.

Quelle:

https://www.tt.com/artikel/17241767/erste-op-mit-virtual-reality-brille-an-der-innsbrucker-klinik

Foto: Durch die VR-Brille sieht Martin Thaler das 3D-Modell. Die Bedienung in der Hand entspricht im virtuellen Raum einem Werkzeug, mit dem er das Modell bewegen kann.

New tools can assist students in preparing for pressure-filled situations both in technique and disposition

When the first prototype Oculus Rift was announced, much of the buzz generated came from the gaming industry. Little did we know that it would be the medical industry that would stand to benefit the most from technological innovations bringing our mixed reality dreams to life. The way medical students are learning to treat life-threatening illnesses once an M.D. gets stamped next to their name is undergoing a remarkable transformation thanks to virtual and augmented reality.

The ultimate simulation

According to researcher Brian Sweeney, M.D., one of the best ways to teach students how to perform surgeries is through simulations. Sweeney’s study published on NCBI defines simulation-based training as, “the representation of a real medical event by a created model for the purpose of education and/or evaluation.” The aim of this type of training is to equip future doctors with the knowledge and technical skill to potentially save lives by way of immersion. While it is true that not all doctors will even have to execute such complicated operations in the course of their career as some medical conditions come by rarely, they still need to develop the expertise and prepare for all scenarios.

Haptical previously introduced Shafi Ahmed as the doctor who live-streamed a surgery with Snapchat Spectacles. He is also the co-founder of Virtual Medics and Medical Realities who is very vocal about the lack of trained surgeons in the medical field. Now, he is working on the world’s first VR training for surgeons which he believes is the future of medical education. Adding to the shortage of qualified surgeons, Maryville University outlines that there is also a shortage in primary care physicians and advanced practice nurses especially in rural areas. VR and AR might accelerate the training in order to match the country’s growing need for medical professionals.

In medical training, most students are assigned one cadaver to perform different procedures on for the duration of the year or even their entire stay in medical school. This means that the space and opportunity to practice and eventually perfect their training can be very limited. 3D anatomical models belong to the earlier innovations with VR and AR which helps students learn about the human body in depth. Microsoft’s HoloLens and Organon 3D for the Rift are some of the tools that can be used to study anatomy and even conduct simple clinical examinations.

One London-based company, Fundamental VR, goes one step further in addressing the shortage of cadavers or operations to observe through a haptic VR system scheduled for release before the end of the year. The ‘Fundamental Surgery’ mimics the environment as well as the physical sensations felt during an operation as if it was the real thing which is ultimately the goal of mixed reality. This is a huge step-up from future doctors merely watching from the observation panel of the operating room while surgeons perform highly technical procedures on patients. A critical mistake on the operating table can literally be life-changing which makes hands-on practice indispensable for medical professionals. With this kind of tech, they can develop the skill and the confidence when it is their turn to carry out surgeries.

For Embodied Labs, VR can be used outside of technical training. The company created a VR program called “We Are Alfred” wherein Alfred is a 74-year old man with macular degeneration or a severe form of visual impairment. The Huffington Post explains that the device is meant to put the future nurse or doctor in the place of an extremely ill individual so that they can learn to empathize with their condition. Understanding exactly what a patient is going through can help students find ways to make their lives more comfortable which can already be a big help to them.

These tools and innovations can assist students in preparing for pressure-filled situations both in technique and disposition. Right now, 3D anatomical models and simulated surgeries are already significant milestones for future doctors and nurses, but the role of VR and AR can be still be explored at length by the medical and tech industries.

Feature written by Emily Taylor for haptic.al

Quelle:

https://haptic.al/vr-and-ar-in-medical-education-cd1c90cc3de3