Augmented Reality in der Medizin

VR-Brillen kennt man bisher vor allem im Zusammenhang mit virtuellen Spielen, die einen komplett in die Spielwelt eintauchen lassen und die Realität vergessen machen. Doch diese moderne digitale Technik ist nicht mehr allein eine Entwicklung für PC-Nerds, auch in der Medizin hält die virtuelle Realität nun Einzug.

Wir haben uns mit Prof. Dr. Großterlinden, Chefarzt des Zentrums für Orthopädie, Unfallchirurgie und Wirbelsäulenchirurgie an der Asklepios Klinik Altona über diese innovative Methode der Medizintechnik unterhalten.

Wenn Prof. Dr. Lars Gerhard Großterlinden eine komplizierte Wirbelsäulen- oder Beckenfraktur vor sich hat, schlüpft er nicht mehr nur in die grüne OP-Kleidung. Manchmal setzt er dann auch eine überdimensionale, futuristisch anmutende Brille auf. Doch der Chefarzt des Zentrums für Orthopädie, Unfallchirurgie und Wirbelsäulenchirurgie an der Asklepios Klinik Altona beamt sich über diese Brille nicht etwa in eine virtuelle Welt. „Mit der HoloLens-Brille zoomen wir uns in die Realität hinein“, erklärt er. Über diese Brille können herkömmliche Röntgen-, MRT- oder CT-Bilder dreidimensional und in Farbe als Hologramm in den Raum projiziert werden. Detailgetreu schweben dann Körperregionen in 3D im Raum. Großterlinden spricht von Mixed Reality. „Wir nutzen verschiedene Techniken und erweitern damit die Realität.“

Präzise Visualisierung nach Bedarf

„Informationen, die uns durch die Bildgebungsverfahren ohnehin vorliegen, können wir damit viel besser nutzen und zwar direkt während der OP“, erzählt Prof. Großterlinden begeistert. Denn, auch das weiß der Chefarzt, um diese Bilder richtig zu deuten und eine punktgenaue OP durchführen zu können, brauchen Ärztinnen und Ärzte ein ausgeprägtes theoretische Wissen und jahrelange Berufserfahrung.

„Durch die 3D-Bilder aber wird die Deutung viel einfacher.“ Weiterer Vorteil: Durch die AR-Brille lässt sich auch ganz normal blicken, was ein lästiges Auf- und Absetzen während des Eingriffs unnötig macht. Zugleich können Informationen jederzeit und nach Bedarf ein- und ausgeblendet werden. Jeder Operateur entscheidet selbst, welche Details er sehen möchte und wann und wie der die Holomedizin einsetzt.

Komplizierte Zusammenhäng und Verfahren, ebenso wie die einzelnen Schritte während einer OP lassen sich so detailgetreu und punktgenau nachvollziehen. Dabei sind die 3D-Bilder durchscheinend, sodass die Realität darunter weiterhin gut zu sehen ist. Die Software erkennt den Patienten und das Bild passt sich exakt auf den Menschen und die betroffene Körperregion an. Per Gesten- oder Sprachsteuerung lassen sich die Bilder aus dem Sichtfenster des Operateurs wegschieben. Das erlaubt eine präzise Visualisierung ganz nach individuellem Bedarf.

Seit etwa zwei Jahren experimentiert Großterlinden mit diesen Augmented-Reality-Brillen in Kombination mit entsprechender Software. Mittlerweile nutzen er und sein Team die Virtual Surgery Intelligence (VSI) von Microsoft, so der Name der Software, und die dazugehörige Mixed Reality Brille Microsoft HoloLens vor allem im OP. „Wir sehen genau, wo welche Nervenbahnen und Strukturen verlaufen und können extrem präzise operieren. Das minimiert die Risiken und erhöht die Qualität unserer medizinischen Versorgung“, erklärt der Chefarzt.

VSI, das ist eine cloudbasierte Anwendung, die aus MRT- und CT-Aufnahmen ein dreidimensionales Abbild konstruiert und dieses dann in der Mixed-Reality Brille darstellt. Holomedizin heißt das im Fachjargon. Aus bis zu 500 Aufnahmen einzelner Schichten von Körperregionen entsteht ein anatomisches Bild, das frei im Raum positioniert werden kann. Über sogenannte Landmarken, die anhand der virtuell erfassten Körperregionen erstellt werden, ermöglicht es die Software VSI, das 3-D-Bild während der OP millimetergenau auf dem Patienten zu platzieren.

Unerschöpfliches Potenzial

Doch mit der OP sind längst nicht alle Möglichkeiten erschöpft, die diese revolutionäre Holomedizin bietet. Auch in der Patientenaufklärung lässt sie sich einsetzen, um Laien einen Eingriff sehr plastisch zu erklären. „Oft ist es gar nicht so einfach Laien einen Eingriff nachvollziehbar darzustellen“, gibt Prof. Großterlinden zu bedenken. Die HoloLens-Brille aber ermöglicht den Patienten einen bevorstehenden medizinischen Eingriff detailgetreu und direkt am Objekt vorab genau zu sehen.

„Unsere Erfahrung zeigt, dass durch diese Form der Aufklärung Unsicherheiten im Vorfeld einer OP deutlich reduziert werden kann.“ Damit trägt die Holomedizin nicht nur zu höherer medizinischer Qualität, sondern auch zu einer gesteigerten Patientenzufriedenheit bei. Zugleich bietet die revolutionäre Technik in der Aus- und Weiterbildung enorme Chancen. Denn nicht jeder Medizinstudent muss einzeln am lebenden Objekt angelernt werden.

Schon jetzt können über die Brille Arztbriefe oder OP-Berichte diktiert werden. Sind die datenschutzrechtlichen Aspekte gesichert, lassen sich diese ebenso wie die Bilder auch zwischen verschiedenen Ärzten und Kliniken hin- und herschicken. Unter anderem seinen Kollegen Prof. Uwe Kehler, Chefarzt der Neurochirurgie in Altona, hat er bereits überzeugt, auch in der Viszeralchirurgie in der Asklepios Klinik Barmbek kommt die HoloLens-Brille in zwischen zum Einsatz.

„Diese Technik entwickelt sich ständig weiter, auch weil wir Anwender ständig neue Anregungen geben, und sie wird die medizinische Behandlung noch revolutionieren“, sagt Großterlinden und vergleicht die Entwicklung mit dem Handy. „Vor ein paar Jahren noch konnte man damit nur telefonieren, inzwischen sind es Hochleistungsrechner, mit denen man nicht nur filmen und fotografieren kann, sondern die einen neuen und sehr viel weiteren Blick auf die ganze Welt ermöglichen, denn Alltag längst verändert und richtig genutzt maßgeblich erleichtert haben.“

Und auch in der Telemedizin bietet die Mixed Reality ganz neue Möglichkeiten. Per Videoanruf kann sich dann ein Mediziner live in OPs einschalten, die am anderen Ende der Welt durchgeführt werden. Der angerufene Kollege bekommt dabei das exakte Sichtfeld des Operateurs übertragen, inklusive aller aktiven VSI Surgery Funktionen. Noch ist der Einsatz Zukunftsmusik – auch weil bislang nur auserwählte Kliniken in der ganzen Welt über die notwenige Ausstattung für die Holomedizin verfügen. „Ich bin schon sehr gespannt, diese Funktion das erste Mal einzusetzen“, sagt Prof. Großterlinden. „Das Wissen und die Expertise von Kolleginnen und Kollegen nutzen zu können, ohne dass sie vor Ort sein müssen, ist wegweisend für die Art, wie wir künftig operieren werden.“