4D-Simulation Punktion, bei der die Haptik passt - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

4D-Simulation

Punktion, bei der die Haptik passt

Die Teststrecken für die Nadelpfade lassen sich planen (Bild: Mastmeyer et al.)
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Forscher entwickeln eine patientenindividuelle 4D-Virtual-Reality-Simulation von Punktionen – in atmenden virtuellen Körpermodellen. So können Eingriffe gefahrlos von Medizinstudenten trainiert, aber auch direkt auf den Patienten abgestimmt geplant werden.
Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Projekt trägt einen langen Namen: „Patientenindividuelle 4D Virtual Reality Simulation von Punktionen und Radiofrequenz-Ablationen in atmungsbewegten virtuellen Körpermodellen“. Am Institut für Medizinische Informatik der Universität zu Lübeck entwickeln Wissenschaftler dazu Methoden, die erstens die Trainingsversuche von Medizinstudierenden ohne die Gefährdung realer Patienten und zweitens die personalisierte Planung anstehender realer Punktionseingriffe ermöglichen sollen. Insbesondere die Anwendungsbeispiele Gallengangspunktion und Lebertumorpunktion sind relevant. Die erste für die Kontrastierung und Ableitung aufgestauter Gallenflüssigkeit, die zweite für Biopsien
Erfühlen von Strukturen im virtuellen Nadelpfad
Für die Akzeptanz des haptischen Rendering im virtuellen Raum ist ein plausibles haptisches Feedback von besonderer Bedeutung. Daher werden in dem aktuellen Modell die modellierten Gewebestrukturen und die Atembewegung berücksichtigt und fließen in die haptischen Methoden und die Qualität der Kraftdarstellung dar. Dabei basieren die haptischen Algorithmen des Simulatorsystems zum einen auf teilweise segmentierten Patientenbilddaten und zum anderen auf einem nichtlinearen Kraftausgabemodell, das an Organgrenzen wirksam ist.
Die auftretenden Kraftfehler wurden auf 31 222 vorher geplanten Teststrecken mit zehn Testpatientendatensätzen ausgewertet. Die Fehler sind unterhalb publizierter räumlich-haptischer Wahrnehmungsgrenzen des menschlichen Hand-Arm-Systems. Damit wiesen die Forscher die Plausibilität der Lübecker Haptik-Algorithmen nach.
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