Trainieren im virtuellen Bauchraum – "Flugsimulator" für Chirurgen

Endoskopie-Trainersystem auf dem Markt eingeführt

Die minimal invasive Chirurgie bringt dem Patienten viele Vorteile: kleine Schnitte verringern Wundschmerzen, verkürzen Genesungszeiten und begrenzen kosmetische Probleme durch Operationsnarben. Dem gegenüber stehen jedoch Erschwernisse für den Chirurgen, der nicht mehr am offenen Körper operiert: eingeschränkte Sicht, verminderte Beweglichkeit und das fehlende Tastgefühl erschweren die Führung der Operationsinstrumente. Deshalb benötigen Chirurgen intensives Training, um minimal invasive Eingriffe sicher und schnell durchführen zu können. Im Institut für Angewandte Informatik des Forschungszentrums Karlsruhe wurde für diesen Zweck ein Endoskopie-Trainersystem – vergleichbar mit einem Flugsimulator für Piloten – entwickelt, mit dem Chirurgen die komplizierte Operationstechnik erlernen können. Inzwischen kann das System auch über eine neu gegründete Vermarktungsgesellschaft erworben werden. Vom 19. bis 28. April ist das Endoskopie-Trainersystem in Leipzig im Rahmen des BMBF-Wettbewerbes "Science Street" für ein breites Publikum zugänglich.

Das Endoskopie-Trainersystem des Forschungszentrums Karlsruhe besteht aus zwei wesentlichen Komponenten. Ein Bestandteil ist das "Phantom", eine Imitation des Bauchraumes mit elektromechanischer Instrumentenführung, wo typische Instrumente der minimal invasiven Chirurgie wie Klammerhalter, Scheren und Endoskope untergebracht sind. Nutzt nun ein Chirurg dieses System zum Trainieren, übt er also mit realen Geräten, die im Operationssaal zum Einsatz kommen.
Der zweite wichtige Teil des Endoskopie-Trainersystems ist eine graphische Hochleistungs-Workstation, die als wichtigste Software das im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelte Simulations-System KISMET enthält. Diese Software führt alle notwendigen Berechnungen durch und erzeugt das virtuelle endoskopische Bild in Echtzeit. Der Benutzer kann in dem virtuellen Bauchraum seine Instrumente bewegen und chirurgische Eingriffe durchführen. Die dargestellten Objekte wie Organe oder Blutgefäße reagieren realitätsnah auf Manipulationen – sie sind deformierbar und bluten nach Schnitten. Damit können verschiedene Aspekte einer minimal invasiven Operation unter reellen Bedingungen geübt werden: die Koordination der Instrumente, die Koordination von Augen und Händen, die Zusammenarbeit eines Operationsteams, der Ablauf der Operation und nicht zuletzt der Gebrauch neuer Instrumente. In einem Trainingsprogramm können sowohl Komplikationen als auch anatomische Besonderheiten integriert werden, aufeinander folgende Operationsschritte können beliebig wiederholt oder gelungene Sequenzen reproduziert werden.
Die komplette Applikation des im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten Trainersystems – der virtuelle Bauchraum mit verschiedenen Instrumenten und die graphische Hochleistungs-Workstation mit der eigens entwickelten Software KISMET – wird über die neu gegründete Vermarktungsgesellschaft VEST Systems AG, Bremen, weltweit und exklusiv im Rahmen eines Technologietransfer-Projektes vertrieben.
Mit dem Zuschlag eines Verbundprojektes, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) an das Institut für Angewandte Informatik vergeben wurde, sollen Grundlagen und Technologien für ein neuartiges haptisches (den Tastsinn betreffendes) Bediensystem als Komponente von solchen Trainersystemen entwickelt und verifiziert werden. Damit wird es dem Chirurgen möglich sein, eine Kraft-Rückkopplung über das Bedieninstrument zu erhalten, er kann dann das zu operierende Medium quasi ertasten. Bislang trainiert der Chirurg virtuell ohne den natürlichen Widerstand des betreffenden Organs.
Vom 19. bis 28. April ist das Endoskopie-Trainersystem in Leipzig zu sehen. Im Rahmen der Großveranstaltung "Brennpunkt Körper – Eigenes und Fremdes", vom BMBF zum Jahr der Lebenswissenschaften organisiert, findet in den Promenaden im Hauptbahnhof Leipzig der Ausstellungswettbewerb "Science Street" statt, wo das Trainersystem gezeigt wird.
Sabine Fodi 17. April 2001