Bild: Universität Basel dbe.unibas.ch

Die Zukunft hat schon begonnen

Eine von der Universität Basel entwickelt Technik, die in Echtzeit aus Computertomografie Daten eine dreidimensionale Darstellung für eine virtuelle Umgebung generiert, ermöglicht Chirurgen präziser zu operieren.

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Cornelia
Wels-Maug

Der Erfolg eines chirurgischen Eingriffs hängt entscheidend davon ab, wie gut der Operateur zuvor in der Lage ist, sich ein möglichst präzises Bild von den anatomischen Strukturen des zu operierenden Körperteils wie Knochen, Gefäße und Gewebe zu machen. Bisher war dies nur sehr bedingt möglich. Jetzt aber verhilft eine durch Forscher der Universität Basel entwickelte Technik, die in Echtzeit aus Computertomografie Daten eine dreidimensionale Darstellung für eine virtuelle Umgebung generiert, zu einer wesentlich verbesserten Perspektive.

Zwar lassen sich CT-Bilder schon seit längerer Zeit für eine dreidimensionale Darstellung am Bildschirm umwandeln, aber bislang war es mit handelsüblicher Hardware nicht möglich, solche dreidimensionalen Volumina in Echtzeit für virtuelle Räume zu berechnen. Ganz besonders schwierig ist es, eine störungsfreie Wiedergabe in einer virtuellen Umgebung mit mindestens 180 Bildern pro Sekunde (mit jeweils 90 Bildern pro Auge) zu verwirklichen; dies ist jedoch erforderlich, da eine geringere Anzahl von Bildern je Sekunde beim Betrachter leicht zu Übelkeit oder Schwindel führen.

Wissenschaftler am Department of Biomedical Engineering der Universität und des Universitätskrankenhauses Basel ist es nun gelungen, dies zu ermöglichen. Sie haben es geschafft, mithilfe zweidimensionaler Schnittbilder aus der Computertomografie eine virtuelle Umgebung in Echtzeit aufzubereiten. Mittels ausgeklügelter Programmierung und moderner Grafikkarten konnte das Team um Philippe Cattin, Professor für Image-Guided Therapy an der Medizinischen Fakultät Basel, die Berechnungen so beschleunigen, dass die notwendige Bildrate erreicht wird. Außerdem kann das als ‘SpectoVive’ bezeichnete System den Schattenwurf so flüssig berechnen, dass ein realistischer Tiefeneindruck entsteht.

Unter Verwendung einer Virtual-Reality-Brille der neusten Generation können Operateure in einem dreidimensionalen Raum zum Beispiel mit einem Hüftknochen interagieren, der operiert werden soll: Sie können den Knochen vergrößern, ihn von beliebigen Blickwinkeln aus betrachten, die Beleuchtungsrichtung adjustieren und zwischen der 3D-Ansicht und den gewohnten CT-Bildern wechseln. „Die virtuelle Realität erlaubt es dem Arzt, sich auf sehr intuitive Weise ein Bild zu verschaffen und zu verstehen, was möglich ist“, erläutert Cattin die Vorteile dieser Methode.

Auch sein Kollege Dr. Peter Maloca, Augenarzt an der Baseler Uniklinik äußert sich anerkennend über die neue Technik: „Die brandneue Technologie verwischt auf flüssige Weise die Grenze zwischen körperlicher Welt und computersimulierter Welt. Als Arzt betrachte ich die Bilder meines Patienten nicht mehr nur aus der Vogelperspektive, sondern werde Teil davon und bewege mich als Chirurg in digitalen Welten, die mich auf eine Operation in ungeahnter Detailtreue vorbereiten“.

Cornelia Wels-Maug

erforscht seit 21 Jahren den Einsatz von IT in diversen Industriesektoren und hat sich vor fast zehn Jahren auf den Gesundheitsmarkt spezialisiert. Sie verfasst Artikel, Fallstudien und Weißbücher über den weltweiten Markt für IT im Gesundheitswesen undhält Vorträge und Webinare. Gleichzeitig ist sie auch als Analystin für den internationalen Gesundheitsmarkt bei einer englischen Firma tätig.

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