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175-Jahr-Jubiläum

Operations-Simulationen: Der PC wird zum Assistenzarzt

Mit der Schlüsselloch-Chirurgie werden

heute minimal invasive Operationen

durchgeführt. Was es dazu braucht? Einen

Chirurgen, einen Computer, Instrumente

und eine entsprechende Software, wie sie

an der Uni Bern entwickelt wird.

Marc Puls führt die Operationsnadel in die

Nasenöffnung des Schädels hinein, der vor

ihm auf dem Pult liegt – die Demonstration

beginnt. Doch der Schädel scheint

den Softwareentwickler nicht zu interessieren,

er blickt konzentriert auf den

Monitor, der daneben steht: Auf dem Bildschirm

leuchtet weiss der Knochen aus vier

verschiedenen Perspektiven, und darüber

schiebt sich langsam die Nadel, die Puls in

der Hand hält. Es ist beeindruckend –

bildet der Computer doch eins zu eins ab,

was auf dem Pult und später auf dem

Operationstisch passiert. Diese am

«ARTORG Center for Biomedical Engineering

Research» der Universität Bern entwickelte

Navigationssoftware macht minimal

invasive Hightech-Operationen möglich,

zum Beispiel die Entfernung von Tumoren

im empfindlichen Nasenraum.

Bild und Realität sind deckungsgleich

Marc Puls erklärt anhand einer fiktiven

Operation die neue Technologie, welche

die Brücke zwischen Computer und Skalpell

schlägt: In einem ersten Schritt

werden die Informationen aus den vorher

angefertigten Tomografien, 3-D-Röntgenbildern

des Patienten, in den Computer

geladen. Damit stehen alle Daten des

Schädels digital bereit. Liegt schliesslich

der Patient in corpore auf dem Operationstisch,

wird der Computer-Schädel mit

dem echten Schädel in Übereinstimmung

gebracht. Dazu wird am Patienten

während der Operation ein mit Referenzmarkern

versehenes Kunststoff-Mundstück

fixiert. Anhand dieser vier fixen Marker,

die von einer Kamera laufend verfolgt

werden, überträgt die Software alle Daten

aus den Tomografien und Live-Aufnahmen

in ein übereinstimmendes Koordinatensystem.

«Als Resultat dieser Berechnungen

bewegt sich der Schädel auf dem Monitor

Das Projekt «Operations-Simulationen»

wird unterstützt durch die Berner

Kantonalbank BEKB l BCBE.

Hochpräzise Instrumente unterstützen die Hand des Arztes und

ermöglichen die so genannte Schlüsselloch-Chirurgie.

synchron mit dem echten Kopf», sagt

Informatiker Marc Puls. Dasselbe geschieht

mit den Operations-Instrumenten, die

ebenfalls mit Referenzmarkern ausgestattet

sind und sich auf dem Bildschirm

analog bewegen wie in Realität.

Für jedes Gelenk ein Programm

«Die Abweichungen zwischen Echt- und

Digitalbild sind kleiner als ein Millimeter»,

erklärt Professor Stefan Weber, Leiter der

Abteilung «Institute for Surgical Technology

& Biomechanics» am ARTORG-Center.

Für delikate Operationen wie im Hals-

Nasen-Ohren-Bereich sei eine solche

Genauigkeit unbedingt erforderlich. «Diese

neuen Technologien aber ersetzen nicht

etwa den Chirurgen, sondern unterstützen

ihn», betont Weber. Zurzeit sind rund 16

verschiedene Navigations- und Planungssysteme,

die am ARTORG-Center entwickelt

wurden, in den europäischen und

amerikanischen Operationssälen im

Einsatz.

Die Bewegung wird animiert

Ein weiterer Schwerpunk der ARTORG-

Abteilung ist die Entwicklung von Diagnose-Software:

Trickfilmartig können die

Informatiker Bewegungsabläufe von

Gelenken eines Patienten digital abbilden.

Auch dieser Technologie liegen die Tomografien-Daten

eines Patienten zugrunde,

die mithilfe von Software-Applikationen

animiert werden können. «Ein Orthopäde

kann somit vor der Operation anhand des

digitalen Bewegungsablaufs nachvollziehen,

an welcher Stelle beispielsweise

ein Oberschenkelknochen in der Hüfte

blockiert wird», erklärt Marc Puls. Eine

wertvolle Hilfe bei der Diagnose von Hüftbeschwerden.

Bettina Jakob

Operations-Simulationen live erleben

Ein Schwerpunktthema des 175-Jahr-Jubiläums

ist die Medizintechnik. Eine

Wanderausstellung an verschiedenen

Standorten im Kanton Bern zeigt die vielfältigen

Tätigkeiten der Universität Bern

in der Forschung und Entwicklung der

Medizintechnik. Anhand von Eingriffen in

Bauchraum und Schädel wird demonstriert,

wie chirurgische Navigationsgeräte

und intelligente Instrumente in der Praxis

angewendet werden. Als besondere

Attraktion können Besucherinnen und

Besucher selber Hand anlegen und

verschiedene chirurgische Technologien

ausprobieren. Wo und wann Interessierte

bei den Operations-Simulationen dabei

sein können unter:

www.175.unibe.ch/de/medizintechnik/

operation.html

4 unilink April 2009

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