Bei Operationen an Organen wie der Leber kommt es oft auf Millimeter an, damit ein Tumor komplett entfernt werden kann, ohne dabei wichtige Blutgefäße zu verletzen. Um die Planung und Durchführung solcher Eingriffe deutlich zu erleichtern, arbeiten zwei Forschungsgruppen des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen im Projekt VIVATOP („Vielseitiger Immersiver Virtueller und Augmentierter Tangible OP“) eng zusammen. Gemeinsam mit weiteren Partnern entwickeln sie Lösungen zur 3D-Visualisierung des zu operierenden Organs, sodass die Ärztinnen und Ärzte eine wesentlich präzisere räumliche Vorstellung bekommen.
3D-Visualisierung der Leber
Die Arbeitsgruppe Digitale Medien unter Leitung von Professor Rainer Malaka verfügt über besondere Kompetenz bei der Visualisierung von 3D-Strukturen. Bisher wurden in der Diagnostik CT- und MRT-Aufnahmen verwendet, die nur zweidimensionale Schwarzweiß-Ansichten bieten. Im Rahmen des Projekts VIVATOP 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“, erklärt Malaka.
Seine Arbeitsgruppe verfügt auch über besondere Erfahrung bei der nutzerfreundlichen Gestaltung von Virtual-Reality-Technologien. Im Operationssaal ist es essenziell, dass die Chirurginnen und Chirurgen die neuen Technologien weitgehend intuitiv bedienen können.
Videokonferenz in VR während der OP
Die Arbeitsgruppe Virtual Reality und Computergraphik unter Leitung von Professor Gabriel Zachmann entwickelt unterdessen die Möglichkeit, externe Ärztinnen und Ärzte per Telepräsenz an einer Operation teilhaben zu lassen – und zwar ebenfalls mit Nutzung der 3D-Ansichten in Virtual Reality oder Augmented Reality („erweiterte Realität“). Der operierende Chirurg und die extern zugeschaltete Kollegin können über ihre Virtual-Reality-Headsets kommunizieren und 3D-Ansichten des betroffenen Organs beispielsweise per Gestensteuerung drehen oder mit Markierungen versehen. Damit die Kommunikation flüssig verläuft, muss die Latenz – also die Zeitverzögerung bei der Datenübertragung – auch über große Entfernungen hinweg sehr gering sein.
Die Arbeiten der beiden Teams greifen besonders bei der Interaktion der operierenden Chirurginnen und Chirurgen mit den zugeschalteten Ärztinnen und Ärzten ineinander. Aber auch auf der organisatorischen Ebene zahlt sich die Kooperation der TZI-Arbeitsgruppen aus. An VIVATOP sind fünf weitere Partner beteiligt, das Projektmanagement liegt jedoch am TZI bei der Gruppe von Professor Malaka. „Dadurch haben wir den direkten Draht innerhalb des Hauses“, betont Professor Zachmann. „Schon bei der Antragstellung war das extrem hilfreich.“ Darüber hinaus biete das TZI generell einen Rahmen, der die Wege verkürze und administrative Wege vereinfache.
Weitere Partner beteiligt
Neben den Arbeitsgruppen des TZI sind auch Unternehmen und Gesundheitseinrichtungen an VIVATOP beteiligt. Die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie am Pius Hospital Oldenburg liefert die medizinische Expertise und stellt die Bilddaten zur Verfügung. 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.
Gefördert wird das Projekt VIVATOP vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 2,2 Millionen Euro.
