Künstliche Intelligenz im OP-Saal? Wir haben die News!

Ein OP-Saal mit nur einem Arzt und einem OP-Helfer. Der Arzt operiert mit einer Hightech-Brille, die es ihm ermöglicht, ohne einen Schnitt zu setzen direkt in den Patienten zu blicken und dabei sämtliche Blutgefäße, Knochen, Hautschichten und Muskel zu lokalisieren. Was sich erstmal wie Science-Fiction anhört, ist bereits in einer ersten Testphase und könnte bald schon zum Alltag eines Chirurgen gehören. Neuen Technologien sollen die Arbeitsschritte von Chirurgen erleichtern, die Sicherheit der Patienten sowie die Operationsergebnisse optimieren. Kein Wunder also, dass die künstliche Intelligenz auch im Bereich der Medizin angekommen ist und die Forschung und Entwicklung auf Hochtouren laufen. Wir haben recherchiert und stellen Dir die spannendsten neuen Technologien der Medizin vor, die eventuell schon bald eingesetzt werden könnten.


AUTOR

Dr. med. Benjamin Gehl

Medizinischer Experte

CO-AUTOR

Miriam Ankrah

Online-Redaktion


Letztes Update: 6. August, 2019

Vor der Operation

VR und AR: Operationen planen

Du hast bestimmt schon einmal etwas von VR (Virtual Reality) oder AR (Augmented Reality) gehört – der computergenerierten Erweiterung der Realität. Bekannt wurde die Technologie in der Gaming-Branche, wobei die Spieler eine spezielle Brille tragen. Während bei der Virtual Reality die Umgebung komplett durch den Computer simuliert wird, wird bei der Augmented Reality nur ein Teil der echten Umgebung simuliert. Schon bald erkannte man, dass VR und AR auch im medizinischen Bereich enormes Potential hat.

Die 3D-Simulation, beispielsweise von Brustvergrößerungen, gehört mittlerweile schon in vielen Ordinationen zur Standardausrüstung eines plastischen Chirurgen. Die Technologien dahinter werden dabei stetig verbessert, um noch schnellere und realistischere Vorher/Nachher-Vergleiche anstellen zu können. So stellten sich die Patientinnen bei ersten 3D-Geräten auf einen definierten Platz, anschließend fuhr der 3D-Scanner rund um die Patientin. Mittlerweile benötigen Ärzte dieses ziemlich große Gerät nicht mehr unbedingt, denn der Scan kann bereits mittels iPad oder iPhone aufgenommen werden. Mithilfe einer Software kannst Du dann gemeinsam mit Deinem Arzt die Form und Größe Deiner Brust sowie die genaue Implantatgröße planen. Für viele Patientinnen ist dieser Scan ein sehr hilfreiches Mittel, um schon vor der Operation abschätzen zu können, wie das Ergebnis aussehen kann. Tatsächlich bestätigen auch medizinische Studien, dass die 3D-Simulation ein effektives Mittel zur Messung des Brustvolumens darstellt.

Spezielle OP-Eingriffe mit VR üben

Spezielle und komplexe Eingriffe finden im Alltag eines Chirurgen nur selten statt. Diese Eingriffe zu üben ist daher oftmals gar nicht so einfach. Ein spezielles VR-Training soll Chirurgen auf genau solche speziellen Eingriffe jetzt vorbereiten. Dabei setzen sich Ärzte eine VR-Brille auf und können in sicherer Umgebung die komplette Operation mit allen nötigen Schritten und Handgriffen durchlaufen. Die VR-Brille blendet Schritt für Schritt ein, was der nächste Arbeitsschritt ist, zeichnet alle Handgriffe auf und wertet nach der Operation ein individuelles Feedback aus. Patienten können sich somit sicher sein, dass Ärzte auch auf Spezialfälle vorbereitet sind und genau wissen, was zu tun ist. In einer Studie konnte auch bereits gezeigt werden, dass Ärzte, die diese VR-Trainings bereits absolviert und Spezialeingriffe somit geübt hatten, eine deutlich geringere Fehlerquote aufwiesen, als die Kontrollgruppe. Zahlreiche Universitäten und Ausbildungszentren haben die Vorteile erkannt und beginnen VR-Trainings für Ärzte immer häufiger anzubieten.

Brustvergrößerungen mit dem MAMO-Simulator üben

Übung macht ja bekanntlich den Meister – doch die Übungsmöglichkeiten sind für angehende plastische Chirurgen oftmals stark limitiert. Daher entwickelten Forscher jetzt einen Brustvergrößerungs-Simulator, den sogenannten MAMO (Montreal Augmentation Mammaplasty Operation) Simulator. Damit sollen angehende Ärzte in ihrer Facharztausbildung die subpectorale Brustvergrößerung an einer Puppe so realitätsgetreu wie möglich üben können. Der Simulator ähnelt dem anatomischen Aufbau eines Menschen extrem stark und besitzt beispielsweise ebenfalls die verschiedenen Hautschichten, Muskel, Brustgewebe und viele mehr. Spannend ist auch, dass der Simulator einen Pneumothorax Indikator besitzt. Dieser zeigt versehentliche Verletzungen der Puppe sofort an, sodass Ärzte verschiedene Schnittechniken erlernen können, ohne dabei “echte” Patienten einem Risiko aussetzen zu müssen.

Natürlich soll das Üben an diesem Simulator nur zusätzlich zum Üben an echten Menschen dienen. Dennoch kann der Simulator beispielsweise bei allerersten Operationsversuchen eingesetzt werden, oder um spezielle Schnitt- und Nahttechniken zu erlernen. Forscher arbeiten aktuell daran, diesen MAMO Simulator mit Augmented Reality Technologien zu verbinden, um auch Blutgefäße und klinische Szenarien simulieren zu können.

Filler-Behandlungen mit Simulationspuppen üben

Besonders bei Behandlungen im Gesicht ist es überaus wichtig, die genaue Anatomie des Menschen zu kennen. Anhand von Simulationspuppen können Ärzte nicht nur Brustvergrößerungen, sondern auch Fillerbehandlungen üben. Ein erschreckend echt aussehender Puppenkopf besitzt dabei alle Muskeln und Blutgefäße, die auch in einem echten menschlichem Gesicht zu finden sind. So können die Ärzte genau üben, an welche Positionen und in welche Schichten die Produkte injiziert werden müssen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Großer Nachteil an diesen Puppen sind die enorm hohen Kosten. Wurde an der Puppe praktiziert, sind die meisten Teile nicht wiederverwendbar und müssen neu gekauft werden. Hier gibt es also noch Verbesserungsbedarf, der bestimmt nicht lange auf sich warten lässt!

Während der Operation

VR und AR während der OP

VR und AR kann nicht nur vor der OP zur Planung, sondern auch während der OP zur Unterstützung von Entscheidungsprozessen und Arbeitsabläufen eingesetzt werden. Beispielsweise können 3-dimensionale Daten wie 3D-Scans, die bereits vor der OP generiert wurden, während der OP eingeblendet werden. In einer aktuellen Studie möchten Forscher mithilfe der AR-Brille die Ergebnisse einer Gesichtstransplantation verbessern. Dabei projiziert die Brille während der OP das gewünschte Resultat über das Gesicht des Patienten.

Zudem ist es möglich Hologramme einzublenden, die beispielsweise Implantate in den Körper des Patienten einblenden, ohne dass der Arzt einen Schnitt machen musste. So ist es auch möglich, Röntgenbilder oder Blutgefäße einzublenden, die dem Arzt dabei helfen herauszufinden, wo genau er schneiden und arbeiten kann. Auch bei rekonstruktiven Operationen von Brustkrebspatientinnen wurden bereits Operationen mit VR getestet.

Forschung an der FH Wien

In Wien eröffnete die Fachhochschule gemeinsam mit Partnern aus dem Gesundheitswesen einen ersten Hightech-Operationssaal. Dieser Saal ist ausgestattet mit den neuesten Technologien rund um Belüftung, Medizin und Informationssystemen. Auch Simulationsmodelle, sowie de computerunterstützte OP-Planung und -Durchführung sind im Test. Sämtliche Daten werden gesammelt, aufbereitet und dann dazu genutzt, um Abläufe zu verbessern und auch beispielsweise den hohen Energiebedarf bei Operationen zu senken. Das Forschungsprojekt soll sowohl für Ärzte, als auch für Technologieentwickler und Patienten einen entscheidenden Beitrag zu OP-Innovationen leisten.

Fazit

Minimalinvasive und nicht-invasive Behandlungen werden immer gefragter. Bei Operationen geht es immer mehr darum noch mehr Sicherheit, kürzere OP-Dauer, kürzere Ausfallzeit, geringere Narbenbildung zu erzielen. Um all diesen Patientenwünschen gerecht zu werden, benötigt es neue Technologien. Marktvorhersagen deuten auf einen starken Anstieg an neuen Technologien in der plastischen Chirurgie innerhalb der nächsten Jahre hin. Entscheidungsprozesse und Arbeitsabläufe sollen durch VR, AR oder neueste Simulatoren für Ärzte vereinfacht werden. Herausforderung wird es sein, dass Ärzte die verschiedenen Technologien und Softwareprogramme verstehen und auch lernen, richtig einzusetzen. Fest steht jedenfalls, dass eine Veränderung kommen wird. Was wirklich sinnvoll ist und sowohl für Patienten also auch für Ärzte tatsächlich einen wesentlichen Vorteil bringt, bleibt abzuwarten und muss anhand von zahlreichen Studien getestet werden.