Fraunhofer MEVIS

Augmented-Reality-App hilft Leberchirurgen bei der OP

Manfred Bremmer beschäftigt sich mit (fast) allem, was in die Bereiche Mobile Computing und Communications hineinfällt. Bevorzugt nimmt er dabei mobile Lösungen, Betriebssysteme, Apps und Endgeräte unter die Lupe und überprüft sie auf ihre Business-Tauglichkeit. Bremmer interessiert sich für Gadgets aller Art und testet diese auch.
Eine Krebs-OP an der Leber dauert meist viele Stunden, denn das Organ ist schwierig zu operieren: Schneidet ein Chirurg an einer ungünstigen Stelle, droht der Patient viel Blut zu verlieren. In Hamburg wurde nun eine am Fraunhofer MEVIS entwickelte iPad-App, die diese Risiken via AR deutlich senken soll, erstmals in Deutschland erfolgreich getestet.
Die iPad-App von Fraunhofer MEVIS im Einsatz.
Die iPad-App von Fraunhofer MEVIS im Einsatz.
Foto: Fraunhofer MEVIS/Fabian Bimmer

Die vom Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS in Bremen entwickelte App basiert auf der etablierten MEVIS-Software zur Planung von Leberoperationen, die weltweit in Kliniken verwendet wird und bis heute bei mehr als 6000 Patienten zum Einsatz kam. Ausgehend von 3D-Röntgenbildern wird mit Hilfe dieser Software für jeden Patienten rekonstruiert, wo genau die Gefäße in der Leber verlaufen. Damit können die Chirurgen vor der OP präzise planen, wie und wo sie ihr Skalpell ansetzen müssen, um einen Tumor effektiv und schonend zu entfernen.

Doch es gibt eine Einschränkung: Meist haben die Ärzte während des Eingriffs kaum die Möglichkeit, einen Blick auf die von der Software errechneten Bilder zu werfen und den OP-Verlauf mit den Planungsdaten zu vergleichen. Manche Chirurgen behelfen sich mit Ausdrucken, die sie mit in den OP-Saal nehmen. "Mit unserer neuen App lassen sich nun sämtliche Planungsdaten direkt am OP-Tisch anzeigen", sagt MEVIS-Informatiker Alexander Köhn.

Beim Eingriff in Hamburg nutzten die Mediziner ein weiteres Feature der neuen App: Mit der integrierten Kamera des Tablets konnten sie die Leber während der OP abfilmen. Über das reale Bild blendeten sie dann die Daten der Planungs-Software - ein verästeltes Geflecht aus Gefäßsystemen, dargestellt in verschiedenen Farben. "Mit dieser Funktion können wir quasi in das Organ hineinschauen und die Tumoren sowie das Gefäßsystem sichtbar machen", erklärt Professer Dr. Karl Oldhafer, Chefarzt der Abteilung Allgemein- und Viszeralchirurgie der Asklepios Klinik Barmbek in Hamburg. Dies erleichterte den Vergleich, ob der Eingriff so verlaufen war wie vorher geplant.

Laut Fraunhofer eignet sich die App nicht nur bei der Operation anderer Organe , etwa der Bauchspeicheldrüse, sondern bietet noch weitere interessante Möglichkeiten: So kann der Arzt etwa durch simples Markieren auf dem Touchscreen ausmessen, wie lang ein zu entfernendes Gefäßstück ist. Dies hilft ihm bei der Entscheidung, ob er die verbleibenden Enden zusammennähen kann oder ein anderes Gefäßstück einsetzen muss. Nachdem der Chirurg bestimmte Gefäße entfernt hat, kann er sie außerdem auf dem Touchscreen mit einer "Radiergummi"-Funktion löschen. Die abgetrennten Gefäße verschwinden aus dem Bild und geben den Blick auf die darunter liegenden Strukturen frei.

Stellt sich beim Eingriff heraus, dass der zu entfernende Tumor größer ist als gedacht, müssen die Chirurgen spontan umdisponieren. Auch hier kann die MEVIS-App helfen: Müssen zusätzliche Gefäße entfernt werden, berechnet sie, welche Teile der Leber dadurch nicht mehr ausreichend durchblutet würden. Dadurch können die Chirurgen besser abschätzen, ob das verbleibende Organvolumen groß genug ist, damit der Patient überlebt.

Seit Jahren arbeitet Fraunhofer MEVIS an Verfahren, die bildbasierte Planungsinformationen im OP-Saal bereitstellen und den Chirurgen direkt zugänglich machen. Die Herausforderung dabei: Meist ist die Datenfülle sehr groß und muss, um dem Chirurgen stets nur die aktuell benötigten Informationen anzuzeigen, geschickt reduziert werden. Damit die Ärzte die gewünschten Daten schnell und gezielt anfordern können, entwickeln die Forscher neuartige Interaktionsstrategien.

Tablet-Computer wie das iPad sind nur eine Möglichkeit, diese Ideen in die Tat umzusetzen. Andere MEVIS-Teams arbeiten daran, Navigationssysteme ähnlich wie die im Auto zu benutzen oder Planungsdaten direkt auf ein Organ oder das OP-Tuch zu projizieren und mit Hilfe von Gesten die erwünschte Information abzurufen.