Nicht nur zum Spielen – Augmented Reality im OP #SmarteWelt

In der Reihe „Schöne smarte Welt – Junior Science Café Vol. 3“ tauchen wir ein in eine intelligente Welt der Zukunft und erkunden, wie smart unsere Umgebung heute schon ist.

Foto: Future of Surgery von Brother UK, flickr.com, CC BY

Ungewöhnliche Szenen spielten sich im Sommer 2016 auf den Straßen ab: Junge Menschen starrten auf ihr Smartphone und stoppten plötzlich mitten auf der Kreuzung, oder liefen im Kreis umher. Vor Geschäften oder Restaurants bildeten sich regelrechte Menschentrauben, den Blick immer auf das Handy gerichtet.

Fast die ganze Welt spielte Pokémon Go und ging per Smartphone-App in der realen Welt auf virtuelle Monsterjagd. Mehr als 600 Millionen mal wurde die App herunter geladen und damit war auch die neue Technologie „Augmented Reality“ (AR), also „erweiterte Realität“ in aller Munde und im Alltag angekommen. Doch Augmented Reality bietet nicht nur Unterhaltung, sondern könnte durch unterstützenden Einsatz die Arbeitswelt revolutionieren.

Einfach gesagt wird mit AR die reale Welt mit zusätzlichen Informationen oder digitalen Inhalten erweitert. Das findet unter anderem bereits Anwendung in der Medizin, beispielsweise bei operativen Eingriffen. Ich möchte mehr über dieses Thema wissen und spreche dazu mit dem Informatiker Dr. Ulrick Eck von der Technischen Universität München. Er beschäftigt sich in seinen Forschungsarbeiten mit der Anwendung von visuell-haptischer AR in der Medizin, was den Nutzern ermöglicht digitale Inhalte nicht nur zu sehen sondern auch zu fühlen.

Was ist Augmented Reality genau?

Zunächst erfahre ich von ihm, dass im Gegensatz zu Virtual Reality (VR) Systemen, in denen der Benutzer nur computergenerierte Bilder mithilfe eines Head-Mounted-Displays (z.B. VR-Brille) sieht, AR-Systeme die Verschmelzung von realen und virtuellen Informationen ermöglichen. So können Mediziner mit Datensichtbrillen oder speziellen Bildschirmen digitale Informationen einblenden oder direkt auf dem Patienten sehen. Ein bedeutendes Ziel ist aber auch die Möglichkeit, mittels AR-Verfahren eine Art „Röntgenblick“ in den Patienten zu ermöglichen. Seit Jahrzehnten wird daran in den Bereichen Informatik, Bildverarbeitung und Mensch-Maschine-Interaktion intensiv geforscht.

Wie wird AR in der Medizin angewandt und was sind die Vorteile?

Heute werden Bilder, die vor oder auch während einer Operation mittels Röntgen, Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) und Sonographie erzeugt werden, auf Monitoren dargestellt. Die Chirurgen müssen also kontinuierlich ihren Fokus zwischen Bildschirm und Operationsfeld wechseln, erläutert Eck. Mit der neuen AR-Technologie könnten die Bilder direkt auf dem Patienten dargestellt werden, so dass man den Eindruck hat, durch die Haut direkt in den Körper zu blicken, dreidimensional und farbig. Wie das aussieht, kann man anhand einiger Beispielbilder auf der Webseite der TU München sehen. AR ermögliche so präzisere und sicherere Eingriffe, vor allem bei minmal-invasiven Operationen mit nur wenigen Schnitten. Aber auch die Lage von Gefäßen oder von Krebs befallenen Lymphknoten ließen sich so genauer bestimmen, so Eck.

Stand der Entwicklung und Blick in die Zukunft

Bisher wird Augmented Reality noch kaum in der Medizin angewendet, sagt der Informatiker. Es gibt allerdings bereits Medizinprodukte von Firmen wie SurgicEye oder Scopis, die mithilfe von 3D Bildgebung und Navigation das Entfernen von Tumoren optimieren können. Um jetzt schon die nächste Generation von Medizinern mit der neuen Technologie vertraut zu machen, hat die Universität Duisburg-Essen als erste Hochschule in Europa den Einsatz von AR zum Bestandteil des Medizinstudiums gemacht. So haben die Studierenden ab dem Wintersemester 2017 die Möglichkeit mittels AR-Brillen das Körperinnere dreidimensional zu sehen und Organe von allen Seiten zu betrachten.

Abschließend möchte ich von Ulrich Eck wissen, wie sich seiner Einschätzung nach die AR-Technologie in den nächsten fünf bis zehn Jahren entwickeln wird. Er vermutet, dass die Entwicklung bis zur breiteren Akzeptanz der Produkte im medizinischen Alltag noch mehrere Jahre dauern wird. Für den Einsatz in der Praxis muss beispielsweise die Ergonomie von Datensichtbrillen derart otimiert werden, dass sie beim Tragen nicht stören. Außerdem muss für die Nutzung der AR-Produkte im Operationssaal sichergestellt sein, dass diese sterilisiert werden können. Ein Problem, das noch gelöst werden muss, erläutert Eck.

 

Dr. Ulrich Eck war bereits viele Jahre in der IT-Branche tätig, unter anderem als Hard- und Software-Entwickler, als er 2016 seine Doktorarbeit im Bereich Visuo-Haptic Augmented Reality an der University of South Australia abschloss. Seitdem leitet er die Forschungsarbeiten im NARVIS (Navigated Augmented Reality Visualization System) Labor, an der Fakultät für Informatik der Technischen Universität München, unter der Leitung von Prof. Dr. Nassir Navab. Professor Navab hat den Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin und Augmented Realit inne, welcher ein wichtiges Bindeglied zwischen den beiden Fachrichtungen darstellt.


10. November 2017, 14:43      Sunna Ellendt      Augmented Reality Medizin Chirurgie

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