3D-Visualisierung erobert Orthopädie

Forscher vom Lehrstuhl für Mechanik und Robotik (LMR) der Universität Duisburg-Essen und des Biotechnik-Unternehmens ITBB haben mit „MobileBody“ ein System zur Bewegungsanalyse entwickelt, das Orthopäden bei der Arbeit unterstützt.

Das Werkzeug erleichtert eine präzise Diagnose und bietet mit der Option der 3D-Visualisierung auch die Möglichkeit, die Ergebnisse anschaulich wiederzugeben.

„Das birgt enormes Potential. Dies besteht sowohl darin, den Patienten ihre Beschwerden und deren Ursachen anschaulich verdeutlichen zu können als auch zusätzliche Informationen für die Ärzte zu extrahieren“, betont Dominik Raab vom LMR gegenüber pressetext. In weiterer Folge soll auch die Prothesenplanung profitieren.

Die Aufnahmen der Bewegungsanalyse werden Raab zufolge mit einem Standard-Ganglabor der Firma Vicon gemacht. Bisherige Analyse-Software allerdings reicht dem LMR-Team nicht. „Sie haben nur ein Standard-Skelett, das an die Größe des Probanden angepasst wird“, erklärt Raab. Daher werden bei MobileBody MRT- und Röntgenaufnahmen genutzt, um das virtuelle Skelett optimal an den Patienten anzupassen – ein an sich sehr aufwändiges Verfahren. „Wir haben aber die Rekonstruktion mit entsprechenden Algorithmen und einer Menge an Entwicklungsarbeit zu einem großen Teil automatisieren können“, so der Forscher. Daher daure der Vorgang nur einige Minuten.

Die Darstellung von Analyseergebnissen wiederum ist Raab zufolge bisher in Form von Plots und Grafiken erfolgt, die für Ärzte nur schwer und mit entsprechendem Erfahrungswissen interpretierbar waren. Auch hier verspricht MobileBody Erleichterung. „Die nach medizinischen Kriterien ausgelegte Benutzeroberfläche liefert direkt verwertbare Aussagen“, betont LMR-Leiter Andrés Kecskeméthy.

So könne etwa die Ausprägung eines Trendelenburg genannten medizinischen Syndroms einfach mit einem von vier Graden bewertet werden. Eine 3D-Visualisierung von Messergebnissen kann die Diagnose zusätzlich verbessern. „Am patientenspezifischen 3D-Modell können Mediziner aufgrund der Räumlichkeit Sachverhalte erkennen, die sie an 2D-Abbildung auf einem Monitor nicht wahrnehmen könnten“, erklärt Raab.

Ein grundlegendes Visualisierungspaket von MobileBody ist bereits erhältlich. Zusätzlich arbeiten die Forscher an erweiterten Anwendungen. Ein Beispiel dafür ist eine Lösung zur Prothesenplanung gearbeitet. „Das System verfügt über eine Datenbank mit Prothesen, die quasi virtuell in den Patienten eingebaut werden können“, erklärt Raab. Damit kann vorab geplant werden, welchen Einfluss eine Prothese auf den Patienten hat. Ein Prototyp dieses Systems existiert bereits und seine Anwendbarkeit wird gemeinsam mit der Klinik für Orthopädie des Universitätsklinikums Essen getestet. In Arbeit ist auch ein System zur Überlagerung des realen Patienten mit seinem virtuell dargestellten Skelett mithilfe eines Head Mounted Displays. „Das ist, als ob der Arzt in den Patienten hineinschauen kann“, beschreibt Raab gegenüber pressetext. Damit soll Ärzten die Möglichkeit geboten werden, Patienten durch das Ganglabor laufen zu lassen und während der Bewegung die Knochen zu beobachten.

MobileBody wird im Rahmen des 40. Weltforums der Medizin MEDICA http://www.medica.de vom 19. bis 22. November in Düsseldorf vorgestellt. Am Abschlusstag wird Kecskeméthy auch einen Vortrag zum Thema Ganganalyse und 3D-Visualisierung halten.