Projekt VIVATOP
Mit 3D in den OP-Saal
Zur Verbesserung von Operationen und in der Lehre bietet die Holomedizin hervorragende Chancen. An der Entwicklung beteiligt ist das von der Uni Bremen koordinierte Projekt VIVATOP.
Medizinische Eingriffe sind nicht immer ohne Risiko, und oft werden den behandelnden Ärzten Grenzen gesetzt. So können bei einer OP schon Zehntelmillimeter darüber entscheiden, ob ein Tumor entfernt werden kann oder nicht. Umso wichtiger ist die Forschung in diesem Bereich. Ein Meilenstein in der Entwicklung: die Holomedizin, also die dreidimensionale Unterstützung durch Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und 3D-Druck.
Sehr erfolgreich ist hier das von der Uni Bremen koordinierte und von 2019 bis 2022 offiziell geförderte Projekt VIVATOP. „Kombiniert man die Techniken in OP-Planung, Durchführung und Training, so wird das Vorgehen realitätsnäher und interaktiver“, so Prof. Dr. Rainer Malaka vom Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Uni Bremen. Mit Partnern wie dem Fraunhofer Institut, der Uni Oldenburg und dem Oldenburger Pius-Hospital als Studienteilnehmer konnte VIVATOP bereits einige Erfolge erzielen.
3D statt 2D
Der Vorteil einer 3D-gestützten OP: Sowohl in der Planung als auch in der Durchführung können die zusätzlichen Informationen die Qualität des Eingriffs verbessern – auch weil man sich mit weiteren Spezialisten auf der ganzen Welt vernetzen und die Situation detailgetreu besprechen kann. Doch wie funktioniert die Umsetzung?
„Üblicherweise präsentieren Bildgebungsverfahren wie Computertomograph (CT) oder Magnetresonanztomograph (MRT) die Bilder in Schichten. Wir haben die daraus gewonnenen Daten aufgearbeitet und überlegt, wie man sie am besten dreidimensional umsetzen könnte“, berichtet Prof. Dr. Rainer Malaka, der VIVATOP begleitet. 
Außerdem lässt sich das Dargestellte am 3D-Drucker ausdrucken – mit Materialien, die dem echten Organ, hier der Leber, sehr nahekommen. „Wenn man das 3D-Modell betastet, fühlt es sich genauso elastisch an wie eine echte Leber. Das ist insbesondere für Studierende sehr gut, denn sie können so an lebensechten Organen, aber auch an Tumoren lernen.“ Und es geht noch besser: „Man kann dadurch beispielsweise besonders interessanten Fälle nachstellen und so die oft sehr komplizierten Eingriffe proben.“
Erste Erfolgserlebnisse
Wie sehr sich die Holomedizin auf das Leben von Patienten auswirken kann, zeigt die Geschichte einer Patientin am Oldenburger Pius-Hospital. Ihr Darmkrebs war fortgeschritten, hatte bereits gestreut und unter anderem zu Metastasen in der Leber geführt. Prof. Dr. Dirk Weyhe, Klinikdirektor für Allgemein- und Viszeralchirurgie und der Universitätsklinik für Viszeralchirurgie am Pius-Hospital wollte nicht aufgeben – obwohl die Metastasen sehr schwer zugänglich schienen. „Tatsächlich saßen die Tumore in der Leber zentral und an Gefäßen, was einen Eingriff sehr schwierig machen würde.“ Den Darmkrebs hatte man bereits in einer anderen Klinik entfernt, die anschließende Chemotherapie hatte bei den Mestatasen in der Leber nicht gewirkt. „Bei einer Operation der Leber bestand die Möglichkeit von Komplikationen“, so Prof. Weyhe.
Zu diesem Zeitpunkt, im Sommer 2020, war die Klinik an der Studie zur Holomedizin beteiligt – was ungeahnte Dimensionen eröffnete. Auch hier wurde mit Hilfe von CT und MRT ein dreidimensionales Hologramm entwickelt, das sich nach Belieben drehen und wenden ließ – und so das Innere und die präzise Lage der Tumore darstellen konnte. Auf diese Weise konnte der Chirurg genau erkennen, wie er sich ihnen am besten und am schonendsten nähern könnte.
„Ich kann das Hologramm wie ein Navigationsgerät durch das Organ nutzen.“ Durch die vierstündige, von der Holomedizin unterstützte OP, konnten die Metastasen entfernt werden. Ein wahres Erfolgserlebnis! Auch weitere Patientinnen und Patienten haben während dieser Studie von den neuen technologischen Möglichkeiten profitiert.
Was bringt die Zukunft?
Die Holomedizin ist gut: für Patienten, für Chirurgen und für Studierende. Warum ist sie noch nicht wirklich im Einsatz? „Natürlich bietet sie viele Vorteile. Chirurgen arbeiten schneller und effizienter und können Experten hinzuziehen, die von ganz anderen Orten zugeschaltet werden“, so Prof. Malaka.
„Gerade ist sehr viel Bewegung drin. Wir forschen weiter, um die Technologien zu optimieren, denn gerade in der Medizin und in den Operationssälen gelten hohe Sicherheitsstandards. Es wäre schön, wenn die Holomedizin irgendwann in der OP-Planung und der Durchführung zu den Standards gehören würde. Das gilt auch für die Lehre, wo bereits Prototypen zum Einsatz kommen. Auch werden diese dreidimensionalen Technologien irgendwann nicht mehr nur auf die Leber begrenzt, sondern auf andere Organe ausgeweitet sein.“
Von Melanie Jülisch