Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Virtual Reality in der Medizin: Neue Chancen für Diagnostik und Operationsplanung

07.12.2016

Vor einem Eingriff müssen sich Chirurgen ein möglichst präzises Bild von den anatomischen Strukturen des Körperteils verschaffen, der operiert wird. Forscher der Universität Basel haben nun eine Technik entwickelt, die in Echtzeit aus Computertomografie-Daten eine dreidimensionale Darstellung für eine virtuelle Umgebung generiert.

Die Planung eines Eingriffs ist in der Chirurgie eine entscheidende Voraussetzung für eine erfolgreiche Behandlung. Um festzulegen, wie bei Operationen am besten vorgegangen wird und wo geschnitten werden soll, müssen sich Chirurgen ein möglichst realistisches Bild von anatomischen Strukturen wie Knochen, Gefässen und Geweben machen.


Virtual Reality: Mit SpectoVive können Ärzte in einem dreidimensionalen Raum mit dem Körperteil interagieren, der operiert werden soll.

Screenshot: Universität Basel

Forscher am Department of Biomedical Engineering der Universität und des Universitätsspitals Basel ist es nun gelungen, zweidimensionale Schnittbilder aus der Computertomografie ohne Verzögerung für eine virtuelle Umgebung aufzubereiten. Dank ausgeklügelter Programmierung und mithilfe moderner Grafikkarten konnte das Team um Prof. Philippe C. Cattin die Berechnungen so beschleunigen, dass die notwendige Bildrate erreicht wird. Zudem ist das SpectoVive genannte System in der Lage, den Schattenwurf flüssig zu berechnen, was für einen realistischen Tiefeneindruck relevant ist.

Mit einer Virtual-Reality-Brille der neusten Generation können Ärzte beispielsweise in einem dreidimensionalen Raum mit einem Hüftknochen interagieren, der operiert werden soll: Sie können den Knochen vergrössern, ihn aus jedem beliebigen Winkel betrachten, die Beleuchtungsrichtung anpassen sowie 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», fasst Prof. Philippe C. Cattin die Vorteile zusammen.

«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», beurteilt der Augenarzt Dr. Peter Maloca die neue Technologie.

«Ich habe festgestellt, dass mich diese neuen Welten weiter begleiten und zu einer Neuverschaltung meiner Sensorik geführt haben, was mich zu einem besseren Arzt gemacht hat. Gewinner sind der Arzt, sein Patient und Studierende, die alle teilhaben können an diesen neuen Informationen», so Maloca, der am OCTlab des Universitätsspitals Basel und am Moorfields Eye Hospital in London tätig ist.

Verbessertes Volume Rendering

CT-Bilder lassen sich bereits seit Längerem für eine dreidimensionale Darstellung am Bildschirm umwandeln. Bisher war handelsübliche Hardware aber nicht in der Lage, solche dreidimensionale Volumen in Echtzeit für virtuelle Räume zu berechnen. Besonders herausfordernd war, dass eine störungsfreie Wiedergabe in einer virtuellen Umgebung mindestens 180 Bilder pro Sekunde verlangt – je 90 Bilder für das linke und rechte Auge; ansonsten drohen dem Betrachter Übelkeit oder Schwindel.

Breites Interesse an Innovation

Entwicklungen in der Spieleindustrie und neueste Generationen von leistungsfähiger Standardhardware begünstigten diesen Erfolg, welcher der Medizin den Zugang zu dreidimensionalen Testräumen ermöglicht. Zurzeit führen die Basler Forscher SpectoVive regelmässig Ärzten vor um zu zeigen, welches Potenzial das System hat, und um gleichzeitig die Bedürfnisse der Mediziner besser zu verstehen.

Interesse an der Technik haben bereits auch Museen bekundet: Sie sehen in SpectoVive eine Chance, Besuchern die intuitive und zerstörungsfreie Erkundung des Inneren von Exponaten wie beispielsweise Mumien zu ermöglichen. Grosses Potenzial sieht Philippe Cattin, Professor für Image-Guided Therapy an der Medizinischen Fakultät, jedoch vor allem in der Diagnostik, Operationsplanung und medizinischen Ausbildung.

SpectoVive – Teil des MIRACLE-Projekts

Diese Innovation ist Teil des MIRACLE-Projekts, das von der Werner Siemens-Stiftung mit 15,2 Millionen Franken gefördert wird. Ziel des Projekts am Department of Biomedical Engineering ist die minimalinvasive Knochenbearbeitung mittels Laserstrahlen. Die in SpectoVive verwendete Technik soll dereinst bei der Planung eines chirurgischen Eingriffs und bei der Navigation des robotergeführten Lasersystems zur Anwendung kommen.

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Philippe C. Cattin, Universität Basel, Department of Biomedical Engineering, Tel. +41 61 207 54 00, E-Mail: philippe.cattin@unibas.ch

Weitere Informationen:

https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Virtual-Reality-in-der-Medizi...

Olivia Poisson | Universität Basel

Weitere Berichte zu: Diagnostik Innovation Knochen Operationsplanung Virtual Reality

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Deutschlandweit erstes Gerät für hoch fokussierten Ultraschall bei Tremor und Parkinson
11.04.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Nuklearmedizinische Herzuntersuchungen – Neue Techniken, größere Präzision
09.04.2018 | Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics