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175-Jahr-Jubiläum<br />

Operations-Simulationen: Der PC wird zum Assistenzarzt<br />

Mit der Schlüsselloch-Chirurgie werden<br />

heute minimal invasive Operationen<br />

durchgeführt. Was es dazu braucht? Einen<br />

Chirurgen, einen Computer, Instrumente<br />

und eine entsprechende Software, wie sie<br />

an der Uni Bern entwickelt wird.<br />

Marc Puls führt die Operationsnadel in die<br />

Nasenöffnung des Schädels hinein, der vor<br />

ihm auf dem Pult liegt – die Demonstration<br />

beginnt. Doch der Schädel scheint<br />

den Softwareentwickler nicht zu interessieren,<br />

er blickt konzentriert auf den<br />

Monitor, der daneben steht: Auf dem Bildschirm<br />

leuchtet weiss der Knochen aus vier<br />

verschiedenen Perspektiven, und darüber<br />

schiebt sich langsam die Nadel, die Puls in<br />

der Hand hält. Es ist beeindruckend –<br />

bildet der Computer doch eins zu eins ab,<br />

was auf dem Pult und später auf dem<br />

Operationstisch passiert. Diese am<br />

«ARTORG Center for Biomedical Engineering<br />

Research» der Universität Bern entwickelte<br />

Navigationssoftware macht minimal<br />

invasive Hightech-Operationen möglich,<br />

zum Beispiel die Entfernung von Tumoren<br />

im empfindlichen Nasenraum.<br />

Bild und Realität sind deckungsgleich<br />

Marc Puls erklärt anhand einer fiktiven<br />

Operation die neue Technologie, welche<br />

die Brücke zwischen Computer und Skalpell<br />

schlägt: In einem ersten Schritt<br />

werden die Informationen aus den vorher<br />

angefertigten Tomografien, 3-D-Röntgenbildern<br />

des Patienten, in den Computer<br />

geladen. Damit stehen alle Daten des<br />

Schädels digital bereit. Liegt schliesslich<br />

der Patient in corpore auf dem Operationstisch,<br />

wird der Computer-Schädel mit<br />

dem echten Schädel in Übereinstimmung<br />

gebracht. Dazu wird am Patienten<br />

während der Operation ein mit Referenzmarkern<br />

versehenes Kunststoff-Mundstück<br />

fixiert. Anhand dieser vier fixen Marker,<br />

die von einer Kamera laufend verfolgt<br />

werden, überträgt die Software alle Daten<br />

aus den Tomografien und Live-Aufnahmen<br />

in ein übereinstimmendes Koordinatensystem.<br />

«Als Resultat dieser Berechnungen<br />

bewegt sich der Schädel auf dem Monitor<br />

Das Projekt «Operations-Simulationen»<br />

wird unterstützt durch die Berner<br />

Kantonalbank BEKB l BCBE.<br />

Hochpräzise Instrumente unterstützen die Hand des Arztes und<br />

ermöglichen die so genannte Schlüsselloch-Chirurgie.<br />

synchron mit dem echten Kopf», sagt<br />

Informatiker Marc Puls. Dasselbe geschieht<br />

mit den Operations-Instrumenten, die<br />

ebenfalls mit Referenzmarkern ausgestattet<br />

sind und sich auf dem Bildschirm<br />

analog bewegen wie in Realität.<br />

Für jedes Gelenk ein Programm<br />

«Die Abweichungen zwischen Echt- und<br />

Digitalbild sind kleiner als ein Millimeter»,<br />

erklärt Professor Stefan Weber, Leiter der<br />

<strong>Abteilung</strong> «Institute for Surgical Technology<br />

& Biomechanics» am ARTORG-Center.<br />

Für delikate Operationen wie im Hals-<br />

Nasen-Ohren-Bereich sei eine solche<br />

Genauigkeit unbedingt erforderlich. «Diese<br />

neuen Technologien aber ersetzen nicht<br />

etwa den Chirurgen, sondern unterstützen<br />

ihn», betont Weber. Zurzeit sind rund 16<br />

verschiedene Navigations- und Planungssysteme,<br />

die am ARTORG-Center entwickelt<br />

wurden, in den europäischen und<br />

amerikanischen Operationssälen im<br />

Einsatz.<br />

Die Bewegung wird animiert<br />

Ein weiterer Schwerpunk der ARTORG-<br />

<strong>Abteilung</strong> ist die Entwicklung von Diagnose-Software:<br />

Trickfilmartig können die<br />

Informatiker Bewegungsabläufe von<br />

Gelenken eines Patienten digital abbilden.<br />

Auch dieser Technologie liegen die Tomografien-Daten<br />

eines Patienten zugrunde,<br />

die mithilfe von Software-Applikationen<br />

animiert werden können. «Ein Orthopäde<br />

kann somit vor der Operation anhand des<br />

digitalen Bewegungsablaufs nachvollziehen,<br />

an welcher Stelle beispielsweise<br />

ein Oberschenkelknochen in der Hüfte<br />

blockiert wird», erklärt Marc Puls. Eine<br />

wertvolle Hilfe bei der Diagnose von Hüftbeschwerden.<br />

Bettina Jakob<br />

Operations-Simulationen live erleben<br />

Ein Schwerpunktthema des 175-Jahr-Jubiläums<br />

ist die Medizintechnik. Eine<br />

Wanderausstellung an verschiedenen<br />

Standorten im Kanton Bern zeigt die vielfältigen<br />

Tätigkeiten der Universität Bern<br />

in der Forschung und Entwicklung der<br />

Medizintechnik. Anhand von Eingriffen in<br />

Bauchraum und Schädel wird demonstriert,<br />

wie chirurgische Navigationsgeräte<br />

und intelligente Instrumente in der Praxis<br />

angewendet werden. Als besondere<br />

Attraktion können Besucherinnen und<br />

Besucher selber Hand anlegen und<br />

verschiedene chirurgische Technologien<br />

ausprobieren. Wo und wann Interessierte<br />

bei den Operations-Simulationen dabei<br />

sein können unter:<br />

www.175.unibe.ch/de/medizintechnik/<br />

operation.html<br />

4 <strong>unilink</strong> <strong>April</strong> 2009

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