Hochschulmedizin

Die Präzisionschirurgie von morgen

Die Hochschulmedizin Zürich hat an ihrer Jahresveranstaltung das neue Flagship-Projekt «SURGENT» vorgestellt. Damit sollen Operationen hochpräzis geplant und durchgeführt werden können – unter anderem mit holographischer Navigation.

Adrian Ritter und Marita Fuchs

Projekt SURGENT
Das neue Flagship-Projekt SURGENT will mittels Mixed-Reality die Sinne der Chirurgen erweitern. (Bild: zVg)

 

In der Chirurgie zählen bildgebende Verfahren schon lange zum Standard. Das Ergebnis ist jedoch meist ein Bild auf einem Display, das von den Medizinerinnen und Medizinern interpretiert und auf den Patienten übertragen werden muss. Neue virtuelle Verfahren in der Chirurgie jedoch können Daten aus bildgebenden Verfahren in eine dreidimensionale Darstellung umwandeln, um Diagnosen zu erstellen und Operationen zu planen und durchzuführen.

An ihrer gestrigen Jahresveranstaltung hat die Kooperationsplattform «Hochschulmedizin Zürich» (vgl. Kasten) ihr neues Flagship-Projekt 2018 bekannt gegeben. «SURGENT» (SURGEON ENHANCING TECHNOLOGIES) will neue Standards in der Präzisionschirurgie setzen. Ausgehend von der Wirbelsäulen- und Neurochirurgie sollen neue Technologien zur Verbesserung der chirurgischen Fähigkeiten entwickelt und klinisch getestet werden.

Beim Projekt SURGENT werden Forschende der Universität Zürich, der ETH Zürich und der universitären Spitäler interdisziplinär zusammenarbeiten. Geleitet wird das Projekt von Professor Mazda Farshad, Direktor der Universitätsklinik Balgrist, und Mirko Meboldt, Professor für Produktentwicklung an der ETH Zürich.

Chirurgische Landschaften

Die insgesamt acht beteiligten Forschungsgruppen wollen in den kommenden Jahren die Planung und Ausführung von Operationen revolutionieren. Dazu gehört erstens, die individuelle Anatomie und das Gewebe der Patientinnen und Patienten bildgebend zu vermessen und dokumentieren. So sollen interaktive Karten der «Landschaften» geschaffen werden, in der sich die Chirurginnen und Chirurgen später bewegen werden.

Zweitens sollen weitere Modelle und Simulationen entwickelt werden, um Operationen optimal und patientenspezifisch zu planen und das Operationsergebnis vorhersagen zu können. Dies soll das Resultat einer Behandlung zuverlässiger machen.

Als drittes Ziel von SURGENT soll Augmented Reality (AR) genutzt werden, um die Navigation während einer Operation effizient und effektiv zu unterstützen. Der Chirurg erhält dazu während der Operation laufend visuelle und akustische Informationen – seine Sinne sind erweitert. Künstliche Intelligenz wird gleichzeitig helfen, das Verhalten des Chirurgen während der Operation zu analysieren, um ihm zur richtigen Zeit die richtigen Informationen zur Verfügung stellen zu können.

Operation mit Mixed-Reality-Brille

Schon heute finden an der Universitätsklinik Balgrist im Rahmen von klinischen Studien Operationen mit so genannten Mixed-Reality-Brillen statt. Das neue Flagship-Projekt baut unter anderem auf diesen Erfahrungen auf.

Mixed-Reality-Brillen erlauben es, virtuelle Informationen ins Blickfeld des Chirurgen einzuspielen – Realität und Virtualität interagieren so miteinander. Damit wird der Informationsstand des Chirurgen erweitert, wie es bisher nicht möglich war. Dies soll während der Operation etwa eine holographische Navigation mittels eingespielter 3D-Simulation ermöglichen.

Müssen bei einer Operation beispielsweise mehrere Wirbel fixiert werden, soll dem Mediziner die Brille helfen, die Schrauben richtig zu positionieren. Die Brille kommuniziert dabei ständig drahtlos mit einer Navigationsplattform. Die geplante Position der Schrauben wird dann in das Sichtfeld des Operateurs projiziert. Durch die «Mixed Reality» sowie 3D-Positionstracking kann der Chirurg während der Operation die Schraubenposition schneller lokalisieren und die chirurgischen Instrumente besser positionieren. Die Hand des Chirurgen ist sozusagen besser geführt durch die Erweiterung seiner sensorischen und intellektuellen Fähigkeiten.

Hochschulmedizin Zürich

Die Hochschulmedizin Zürich (HMZ) versteht sich als Plattform mit dem Ziel, die Zusammenarbeit zwischen Universität Zürich, ETH Zürich und den universitären Spitälern im Grenzbereich zwischen bio-medizinischen Grundlagenwissenschaften, Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, klinischer Forschung und medizinischer Versorgung zu fördern.

Die Flagship-Projekte der Hochschulmedizin Zürich sind visionäre Grossprojekte. Sie vereinen Forschungsgruppen aus verschiedenen Bereichen und haben das Potential für bahnbrechende Entwicklungen mit Ausstrahlung weit über Zürich hinaus. In einer jährlichen Ausschreibung vergibt die Hochschulmedizin Zürich Flagship Grants und unterstützt Forschende bei der Ausarbeitung ihrer Projektideen.

Adrian Ritter und Marita Fuchs sind Redaktoren von UZH News.

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