Algorithmen für den OP

Bildanalyse für sicheren Eingriff an der Leber

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Planung und Risikoanalyse für die chirurgische Entfernung eines zentral gelegenen Lebertumors (Bild: © Fraunhofer MEVIS)
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Die chirurgische Entfernung von Tumoren in der Leber ist oft eine schwierige Aufgabe. Forscher entwickeln daher Algorithmen, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Dafür wurden sie ausgezeichnet.

Jährlich erkranken weltweit 750 000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer Eingriff bietet nach wie vor die besten Heilungschancen. Doch schon geringe Veränderungen der chirurgischen Schnittführung können dramatischen Einfluss auf das Operationsergebnis haben: Durch einen falschen Schnitt kann der Zu- oder Abfluss des Blutes in der Leber gestört und die Funktion des Organes beeinträchtigt werden. Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Diese ineinander verschränkte Gefäßanatomie ist anhand von CT- oder MRT-Bildern kaum zu durchschauen.

3D-Modell der Leber und ihrer Gefäßsysteme

Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS in Bremen hat eine Software entwickelt, die radiologische Aufnahmen des Patienten analysiert. Sie generiert ein detailliertes dreidimensionales Modell der Leber und ihrer Gefäßsysteme. Ver- und Entsorgungsgebiete der Blutgefäße werden berechnet und helfen, die Risiken möglicher Schnittführungen zur Entfernung der Tumoren zu ermitteln.

Chirurgen können mit diesen Informationen ihre Operation genau vorbereiten, indem sie die optimalen Schnitte am Bildschirm planen. Die Analyse der Gefäßanatomie in der Umgebung des Tumors hilft zudem, kritische Abschnitte des geplanten Vorgehens genau zu lokalisieren. Der Chirurg erhält sozusagen eine Risikokarte des Resektionsweges und weiß, an welchen Stellen wenig Spielraum für Abweichungen von der optimalen Schnittführung besteht, der einzuhaltende Schnittkorridor also besonders eng ist.

Leber-OPs werden sicherer und effizienter

Studien belegen, dass Leberoperationen mit Hilfe der MEVIS-Analyse effizienter und sicherer verlaufen. Zudem kann der Blutverlust reduziert werden. Die Analysealgorithmen machen im Einzelfall auch eine besonders heikle Operation sicher durchführbar, die in der Vergangenheit noch als zu riskant galt.

Bei einer Leberlebendspende zeigt die MEVIS-Analyse der Leber den Medizinern, welche Funktionseinschränkungen aus der bei der Teilung unvermeidlichen Durchtrennung großer Gefäße folgen, und ermöglicht so Vorhersagen der postoperativen Leberfunktion bei Spender und Empfänger.

Als App und mit Augmented Reality einzusetzen

MEVIS-Experte Alexander Köhn hat in enger Zusammenarbeit mit Ärzten der Universität Yokohama in Japan zudem eine App für das iPad entwickelt. Dieses kann der Chirurg, steril in Folie verpackt, in den OP mitnehmen und damit während der Operation alle Planungsdaten einsehen.

Die App geht aber noch einen Schritt weiter. Sie kombiniert die Planungsdaten mit Augmented Reality. Dazu schaltet der Arzt die Kamera im iPad ein und richtet diese auf die Leber des Patienten. Das zuvor mithilfe der Algorithmen generierte dreidimensionale Abbild der Patientenleber wird dem Bild der Kamera überlagert und zeigt ortsgenau die Lage der Blutgefäße und Tumoren unter der Leberoberfläche.

Gemeinsam mit ihren Kollegen Dr. Stephan Zidowitz und Alexander Köhn hat Teamleiterin Andrea Schenk nun den Joseph-von-Fraunhofer-Preis des Jahres 2018 erhalten.

www.mevis.fraunhofer.de

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