Organ-Simulator revolutioniert Chirurgen-Training

Neuartige Materialen und Computer gesteuerte Sensoren schaffen reale Bedingungen

Forscher der University of Buffalo (UB) entwickeln einen Simulator, der das chirurgische Training revolutionieren soll. Zu diesem Zweck werden neuartige Materialien mit Computer gesteuerten Sensoren verbunden. Simuliert werden „Pseudo-Organe“, die fühlen, riechen und ähnlich wie Gewebe menschlicher Organe reagieren. Projektleiter David Fineberg will aber nicht nur das chirurgische Training verbessern, sondern auch die Art und Weise ändern, wie Daten quer durch viele Industriezweige und Disziplinen übertragen werden. Das Projekt wird vom New York State Office of Science Technology and Academic Research (NYSTAR) mit einer Mio. Dollar unterstützt.

Fineberg arbeitet bereits seit 1993 mit UB-Computerspezialisten, Ingenieuren, Materialexperten, Pharmafirmen sowie einem Veterinärinstitut zusammen, um eine chirurgische Version eines Flugsimulators mit dem Namen „The Living Anatomy Program“ zu entwickeln. Vorteil ist laut Fineberg, dass mit Unterstützung des Simulators reale Bedingungen geschaffen werden. „Zukünftige Chirurgen arbeiten mit Leichenteilen, die kalt, hart und konserviert sind. Durch den Simulator wird gelehrt, wie sich z.B. eine Nierenruptur anfühlt oder wie ein zerrissenes Blutgefäß in einem blutgefüllten Abdomen lokalisiert wird“, erklärte Fineberg. Der Mediziner weiß zwar, dass Organmodelle per se nicht neu sind, glaubt aber, dass sein Modell alles Bestehende in den Schatten stellen wird.

Fineberg hat bereits Leber- und Nierenformen auf Basis menschlicher Modelle entwickelt und arbeitet nun mit dem Werkstoff-Unternehmen Polytek zusammen. Man sucht nach Polymeren, die sich wie lebende Gewebe anfühlen und die Formen füllen sollen. Das Washington State University College of Veterinary Medicine regelt zurzeit vertraglich eine Partnerschaft mit Fineberg, um ein Labor zu errichten, indem derartige Modelle alternativ zu Hunden für chirurgische Übungszwecke eingesetzt werden.

Der Direktor des Virtual Reality Labors der UB Thenkurussi Kesavadas wurde mit der Übersetzung der taktilen Information in elektronische Daten beauftragt. Dabei sollen die Eigenschaften des menschlichen Gewebes erfasst werden. Dies geschieht mit Hilfe eines „Virtual-Reality“-Handschuhs. Der Handschuh sammelt Daten über jene Objekte, die der Träger über Sensoren an den Handschuh-Enden berührt. Mittels dieser Informationen entwickelt Kesavadas eine Datenbank, die die biomechanischen Eigenschaften von weichem Gewebe unter verschiedenen Konditionen beschreibt. Um die realen Bedingungen von Operationssälen zu simulieren, wird eine Computer-generierte Umwelt geschaffen. Diese inkludiert Geräusche, gehende Personen und Algorithmen von stattfindenden Handlungen.

Im ersten Schritt soll das Simulations-Modell in Lehrprogrammen eingesetzt werden. Fineberg will diese Programme und die Technologie-Plattform vermarkten. Dadurch sollen Gelder für das Finish des ersten Prototypen lukriert werden.