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Eine Forschergruppe hat nach jahrelanger Arbeit nun eine App entwickelt, die MRT-Daten und Brillen für eine Art Echtzeitnavigation während der OP verbindet.
Präzisionschirurgie auch dann, wenn der Operateur eigentlich nichts sieht? Genau das soll ab sofort über Datenbrillen ermöglicht werden. Anhand von vorher gesammelten Daten – etwa aus dem MRT – sorgen die Brillen für eine Art Navigationslandkarte. Ein Beispiel ist die Operation von Hirntumoren, wo der Zugang über die Nase der schonendste ist.
Nach vielen Jahren der Forschung und Entwicklung ist genau hier nun ein Durchbruch gelungen. In Zusammenarbeit hat das Team der Forschungsgruppe Legend der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie des Universitätsklinikums Leipzig (UKL) mit dem Zittauer Institutsteil des Fraunhofer IWU eine App entwickelt, die zum zentralen Bindeglied zwischen MRT-Daten und den Datenbrillen wird.
Neurochirurgische Navigation
Die App führt das vor der OP aufgenommene MRT-Bild mit der realen OP-Situation zusammen und erlaubt somit eine genaue topographische und strukturelle Zuordnung des OP-Befundes. Analog einem GPS-System führt sie den Operateur auf dem besten, also schonendsten Weg zum beabsichtigten Ziel. Die systemseitige Anbindung von chirurgischen Instrumenten – sie wird am Fraunhofer IWU in 3D gedruckt – erlaubt es darüber hinaus, diese im Navigationssystem abzubilden oder als Zeigewerkzeug zu nutzen. Dabei wird auch die exakte Position des chirurgischen Instruments dem Operateur in Echtzeit angezeigt.
Wichtige Zusatzinformationen wie beispielsweise die Entfernung zum Zielgebiet befinden sich im direkten Blickfeld des Arztes und liefern weitere wertvolle Hinweise. Besonders stolz ist PD Dr. habil. Ronny Grunert, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IWU Zittau und Leiter der Forschungsgruppe „Legend“ am UKL, auf die praktisch verzögerungsfreie Betriebsbereitschaft des Systems: „Unserem Team ist mit einer vollautomatisierten Registrierung bei der neurochirurgischen Spatial Computing Navigation ein weltweites Novum gelungen. Binnen einer Sekunde ist die Kalibrierung und Registrierung abgeschlossen und die Navigation zur Echtzeiterkennung der Instrumenten-Position startklar. Das entwickelte System ist sehr intuitiv bedienbar und kommt dem Gebrauch einer GPS-Assistenz sehr nahe.“
Entwickelt von Medizinern für Mediziner
Großen Wert legte das Team auf ein übersichtliches, den operierenden Arzt optimal unterstützendes User-Interface, das Bedienungsfehler ausschließt und sich auf die Anzeige wesentlicher Informationen beschränkt. Ein Beispiel für die klare, präzise Darstellungslogik ist ein grünes Fadenkreuz, das die Position der Instrumentenspitze anzeigt und perfekt in das vorher erstellte und in die Datenbrille eingespielte MRT-Bild integriert ist.
Das Prinzip einer sogenannten neurochirurgischen Spatial Computing Navigation ist nicht grundsätzlich neu. Heutige, für den Einsatz in Kliniken geeignete Systeme starten bei rund einer halben Million Euro. Eine wichtige Motivation für die gemeinsamen Anstrengungen von IWU und UKL war, dass präzise Navigationstechnik nicht länger finanzstarken Gesundheitssystemen und Einrichtungen vorbehalten bleiben sollte. Sie konzipierten ihre neue App von Anfang an für den Einsatz mit standardisierten Datenbrillen, deren Preise mittlerweile im Consumer-Bereich angekommen sind. „Diese Brillen kosten einen Bruchteil computergestützter Navigationssysteme für die Neurochirurgie“, betont auch Grunert.
Handstück für die Anbindung
Am Fraunhofer IWU trieb das Team um Ronny Grunert auch die Entwicklung des Handstücks voran, das die Instrumente aufnimmt und deren exakte Positionsbestimmung ermöglicht. Es enthält spezielle Marker, deren Geometrien und Muster von der Datenbrille erkannt werden.
Der erste Pilotkurs für das Training am anatomischen Modell fand bereits im Herbst 2024 am UKL statt. Im nächsten Schritt konzentriert sich das Team auf die Fertigstellung des Prototyps; danach beginnt der Zulassungsprozess gemäß der Medizinprodukte-Verordnung für den europäischen und den US-Markt. Der Einsatz am Patienten könnte somit bereits in rund. zwei Jahren erfolgen, zeigt sich das Team optimistisch.
