Informatiker unterstützen Kampf gegen Grauen Star mit virtuellem Operationssimulator

Bundeswirtschaftsministerium unterstützt Entwicklung eines virtuellen Trainingssystems für Augenchirurgen mit 200.000 Euro/ Kooperation von Uni Mannheim und Unternehmensausgründung VRmagic GmbH

Im Kampf gegen den Grauen Star erhält die Medizin Unterstützung von Informatikern der Universität Mannheim. Das Institut für Computerunterstützte Medizin der Universität Mannheim entwickelt in Kooperation mit der VRmagic GmbH, Mannheim, einen computergestützten Operationssimulator zur Behandlung der Augenkrankheit. Das Projekt wird mit 200.000 Euro durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit gefördert.

Der Graue Altersstar stellt heute weltweit die häufigste Augenerkrankung dar. Allein in Deutschland werden deswegen jährlich etwa 600.000 Operationen durchgeführt, die immer mit einem Komplikationsrisiko verbunden sind. Bis heute müssen solche Operationen teils an Schweineaugen, teils aber auch am Patienten geübt werden.

Der Mannheimer Informatik-Professor Reinhard Männer hat in den vergangenen Jahren die Grundlagen für einen Operationssimulator für Augenchirurgen erforscht. Aus dem Forschungsprojekt entstand ein eigenes Unternehmen, die VRmagic GmbH. Die Forscher und Jungunternehmer haben bereits das weltweit erste Trainingssystem auf den Markt gebracht, mit dem Operationen an der Netzhaut virtuell durchgeführt werden können.

Der Simulator EYESI ermöglicht es Ärzten beispielsweise, das Entfernen krankhafter Membranen aus dem Auge unter völlig realistischen Bedingungen zu üben, ohne dass dabei ein Tropfen Blut fließt. Die Chirurgen arbeiten dazu mit Originalinstrumenten an einem virtuellen, d.h. vom Computer simulierten Auge, das dem Chirurgen nur vorgespiegelt wird. Selbst die Reaktion des Gewebes bei einem Kontakt mit den Operationsinstrumenten wird sofort berechnet und realitätsgetreu dargeboten.

Bisher ist es jedoch noch nicht möglich, die viel häufigeren Operationen zur Therapie des Grauen Stars virtuell zu trainieren. Ziel der Förderung des Bundesministeriums ist deshalb, eine innovative Lösung für die Ausbildung und das Training operativer Eingriffe zur Behandlung von Grauem Star zu schaffen. Der geplante Simulator umfasst den Operationstisch, die Instrumente, deren Funktionen, Leistungsverhalten und mechanische Bedienung sowie deren virtuelle Darstellung.

Bei dem geplanten System führt der Arzt seine Operationsinstrumente in ein mechanisches Augenmodell ein. Seine Aktionen werden von Kameras erfasst und an einen PC weitergegeben, der in einem Stereodisplay das Bild erzeugt, das der Arzt durch ein Operationsmikroskop sehen würde. Das Augenmodell ist so ausgelegt, dass sich die Instrumente genau so bewegen lassen wie bei einer echten Operation. Ein optisches System registriert Bewegung und Orientierung der Instrumente und des Augenmodells. Die Positionserfassung der Instrumente sowohl außerhalb des Auges, als auch an beliebigen Positionen innerhalb, stellt eine besondere Herausforderung dar. Kommt es zur Kollision, beispielsweise zwischen dem realen Instrument und dem virtuellen Linsenkern, berechnet der Computer unter Verwendung von biomechanischen Modellen dessen Reaktion und stellt sie im virtuellen Szenario dar. Bei einer Verletzung der hinteren Linsenkapsel soll etwa der eintretende Glaskörper sofort dargestellt werden. Die Forscher erwarten, dass das neue System eine wichtige Rolle bei der zukünftigen Ausbildung von Augenchirurgen spielen wird.

Es wäre nicht die erste spektakuläre Neuerung, die am Lehrstuhl des Mannheimer Informatik-Professors entwickelt würde. Seine Mitarbeiter haben vor einigen Jahren die Möglichkeit entdeckt, dass sich auf handelsüblichem Tesa-Film digitale Daten speichern lassen. Dieses Verfahren wird inzwischen von einem Spin-Off-Unternehmen weltweit vermarktet.

Kontakt
Universität Mannheim
Lehrstuhl für Informatik V
Professor Dr. Reinhard Männer
Telefon: 06 21/1 81 26 40
E-Mail: maenner@ti.uni-mannheim.de

VRmagic GmbH
Dr. Markus Schill
Geschäftsführung
Telefon: 0 62 1/181-2636
E-Mail: schill@vrmagic.com