Holografische Kamera verbessert Operationsplanung

caesar stellt auf der Medica neue Technologien zur Unterstützung von Chirurgen vor – Live-Demonstration am Messestand

Insbesondere bei Operationen im Gesichtsbereich ist eine exakte Planung unerlässlich. Schließlich bedeuten Einbußen in der Ästhetik des Gesichtes für die Patienten häufig eine starke Verringerung der Lebensqualität. Um eine bestmögliche Operationsvorbereitung zu gewährleisten, entwickelt die Gruppe „Holografie und Lasertechnologie“ des Bonner Forschungszentrums caesar ein Holografiesystem zur hochauflösenden, dreidimensionalen Gesichtsprofilvermessung. Die Anwendungsbereiche liegen vor allem in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie. Vom 16. – 19.11.2005 stellen die Wissenschaftler das erste mobile System der Holografiekamera auf der Medica in Düsseldorf vor. Wir laden Sie herzlich ein zu einer Live-Demonstration der holografischen Kamera am Donnerstag, dem 17.11.2005 um 11.00 Uhr am Gemeinschaftsstand der Wissenschaftsregion Bonn (Halle 13, Stand D14). Außerdem präsentiert die caesar-Arbeitsgruppe „Rapid Prototyping“ auf der Medica medizinische Anwendungen für das im Maschinenbau bewährte Rapid-Prototyping-Verfahren. Die Wissenschaftler entwickeln körperverträgliche Materialien für maßgeschneiderte Implantate und fertigen aus Patientendaten anatomische Modelle für die Operationsplanung.

Die Arbeitsgruppe „Holografie und Lasertechnologie“ unter der Leitung von Prof. Peter Hering hat ein Verfahren zur holografischen dreidimensionalen Vermessung von Gesichtern entwickelt, bei der mit einem kurzgepulsten Laser ein Porträthologramm des Patienten erstellt und anschließend digitalisiert wird. Man erhält so ein dreidimensionales Computermodell, das sich auf jedem Computer betrachten lässt. Aus den Hologramminformationen wird auch die so genannte Textur erstellt, die eine so hohe Auflösung besitzt, dass selbst Hautporen und kleine Härchen sichtbar werden. Diese farbige Textur, die über das Modell gelegt wird, macht das Bild sehr naturgetreu. In Verbindung mit Computertomografiedaten entstehen Modelle, die sowohl die knöcherne Struktur des Gesichtes als auch das darüber liegende Weichgewebe darstellen. Diese Einsichten eröffnen im Bereich der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie neue Möglichkeiten der Operationsplanung und Dokumentation, um optimale funktionelle und ästhetische Ergebnisse zu erzielen.

Auf der Medica wird der Öffentlichkeit das erste mobile System der Holografiekamera vorgestellt. Die mobile Kamera ist innerhalb von 20 Minuten aufgebaut und sehr einfach zu bedienen. Sie erlaubt einen flexiblen Einsatz an verschiedenen Orten und wird zurzeit in der Klinik für Wiederherstellende Chirurgie des Universitätsspitals Basel (Prof. Dr. Zeilhofer) im Klinikbetrieb zur Gesichtsvermessung getestet. Am Messestand werden holografische Aufnahmen von Patienten aus der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie gemacht und direkt vor Ort entwickelt. Original und Hologramm können so unmittelbar verglichen werden, was die Detailtreue des Systems eindrucksvoll demonstriert.

Als weiteres caesar-Projekt präsentiert die Arbeitsgruppe „Rapid Prototyping“, die von Dr. Hermann Seitz und Dr. Carsten Tille geleitet wird, auf der Medica ihr Leistungsspektrum unter dem Namen „3mat“. Es erstreckt sich von der Entwicklung von körperverträglichen Materialien auf Kunststoff- und Keramikbasis bis zu deren computergesteuerter Verarbeitung. Je nach Kundenwunsch fertigen die Forscher Patientenmodelle, Implantate oder Prototypen an. Die Gruppe setzt erfolgreich Projektideen und Dienstleistungen für Medizintechnikhersteller, Ärzte und Kliniken um. Unter anderem haben die Wissenschaftler ein spezielles Rapid-Prototyping-Verfahren entwickelt, mit dem sie zukünftig computergeplante, patientenindividuelle Implantate fertigen können. Es basiert auf dem so genannten 3D-Druckverfahren. Damit werden z.B. Knochenersatzstücke aus körperverträglichem Material hergestellt, das in seiner Beschaffenheit dem Knochen ähnlich ist und vom Körper resorbiert werden kann. Außerdem stellt die Arbeitsgruppe individuelle anatomische Planungsmodelle her, insbesondere für die Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie. Wahlweise werden diese auch mit realistischen Weichgewebeeigenschaften oder farbigen Oberflächen ausgestattet – transparente Modelle auch mit markierten Innenstrukturen. Operationen können so im Vorfeld genauer geplant und schneller durchgeführt werden, die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen verringert sich.

Das internationale Forschungszentrum caesar (center of advanced european studies and research) hat 1999 die Arbeit aufgenommen. Mit inzwischen über 220 Mitarbeitern forschen interdisziplinäre Teams in den Bereichen Medizintechnik, Biotechnologie und Materialwissenschaften/Nanotechnologie. Forschung und industrielle Anwendung gehen Hand in Hand: caesar entwickelt innovative Produkte und Verfahren und unterstützt die Wissenschaftler bei Firmenausgründungen.