Das Fachgebiet der Thoraxchirurgie wird zunehmend durch Virtual-, Augmented- und Mixed-Reality-Technologien unterstützt, die sowohl klinische Arbeitsabläufe als auch die chirurgische Ausbildung verbessern. Räumliche Bildgebung bietet bedeutende visuelle Fortschritte und verändert die Art und Weise, wie Kliniker mit medizinischen Daten interagieren. Das daraus resultierende verbesserte anatomische Verständnis unterstützt fundierte Entscheidungen, stärkt die Operationsvorbereitung und erweitert die Möglichkeiten für hochrealistisches Training.

Immersive digitale Zwillinge

Zalepugas D, Buermann J, Senkel S, Schmidt N, Ziegler AM, Kurz R, Schmidt J, Feodorovici P, Arensmeyer J (2025) The potential of Real-Time volume-rendered 3D Imaging in immersive virtual reality (VR) for surgical planning in infants with congenital thoracic malformation (CTM). Computational and Structural Biotechnology Journal.

Angeborene thorakale Fehlbildungen sind eine Gruppe seltener struktureller Deformitäten der Lunge und Atemwege, die häufig eine frühzeitige chirurgische Intervention erfordern, um respiratorische Komplikationen zu vermeiden. Zur Bestimmung optimaler Operationsstrategien wurden CT-Scans von Säuglingen zunächst mit konventioneller 2D-Bildgebung beurteilt, gefolgt von der Analyse derselben Anatomie nach Umwandlung in interaktive 3D-Modelle in Medicalholodeck. Die VR-Visualisierung verbesserte die diagnostische Genauigkeit insgesamt, insbesondere bei Chirurgen mit begrenzter Erfahrung, und könnte zu Änderungen im geplanten Operationsansatz führen.

Die VR-Technologie wurde auch bei der Behandlung eines Patienten mit einem sich ausdehnenden thorakalen Aortenaneurysma im distalen Bogen eingesetzt. Die 3D-Rekonstruktion der CTA-Daten des Patienten ermöglichte eine präzise Bewertung der Beziehung des Aneurysmas zu umliegenden Strukturen, einschließlich stark verwachsener Bereiche. Diese detaillierte Visualisierung unterstützte die Entwicklung eines individuell angepassten Operationsplans. Das Aneurysma wurde erfolgreich durch ein Prothesentransplantat ersetzt, und der Patient erholte sich postoperativ ohne Komplikationen.

Holografische Operationsplanung

Medicalholodeck integriert Mixed- und Augmented-Reality-Funktionen, sodass Chirurgen interaktive 3D-Modelle als holografische Überlagerungen auf Patienten projizieren können. Dieser Ansatz wurde in drei thorakale Onkologie-Fälle mit Tumoren der Brustwand und Rippen. Echtzeit-Hologramme, die an die Anatomie der Patienten angepasst waren, ermöglichten dem Operationsteam die Anpassung der Gewebedarstellung und die Bewertung räumlicher Beziehungen zwischen Tumoren und angrenzenden Strukturen. Dies unterstreicht das Potenzial von Mixed Reality zur Verbesserung der anatomischen Orientierung und zur Unterstützung einer präziseren präoperativen Planung in der Thoraxchirurgie.

KI-Lungenkarte

Das Fachgebiet der Thoraxchirurgie profitiert von KI-Segmentierung – einem Verfahren, das anatomische Strukturen deutlich schneller erkennt und trennt als manuelle Methoden. In Kombination mit Augmented Reality ermöglichen diese segmentierten 3D-Modelle Chirurgen, sowohl sichtbare als auch verborgene Anatomie direkt im Operationsfeld zu visualisieren. Bei einer thorakoskopischen Segmentektomie ermöglichte diese Integration den Chirurgen KI-generierte Lungenmodelle auf das Live-Thorakoskopie-Bild zu überlagern, die Lage von Venen, Bronchien und Tumorgewebe sichtbar machte, selbst wenn diese durch kollabierte Lungenabschnitte verdeckt waren. Diese verbesserte anatomische Orientierung ermöglichte eine sicherere Präparation und eine präzisere Durchführung.

Fallbasiertes Lernen

Ein patientenzentrierter Ansatz ist grundlegend in der chirurgischen Praxis, da jeder Fall unterschiedliche anatomische und klinische Herausforderungen aufweist. Daher hat das fallbasierte Lernen in der medizinischen Ausbildung einen hohen Stellenwert. Virtual Reality erweitert diese Methode durch immersive Lernumgebungen.

Darstellung einer Serienrippenfraktur mit Fragmentverlagerung (links) und konsekutivem Hämatopneumothorax (rechts).

Medizinstudierende im Aufbaustudium nahmen an einem VR-Curriculum teil, das ihnen die Erkundung von 3D-Patientendaten in der thorakalen Traumatologie, Infektiologie und Onkologie ermöglichte. Interaktion mit den Modellen in Medicalholodeck stärkte ihr Verständnis komplexer räumlicher Zusammenhänge und vertiefte ihr Wissen über relevante chirurgische Pathologien.

Räumliche Bildgebung treibt die Thoraxchirurgie voran, indem sie detaillierte digitale Zwillingsrekonstruktionen ermöglicht, die die diagnostische Bewertung und die präoperative Planung verbessern. Darauf aufbauend führen AR und MR holografische Überlagerungen ein, die die räumliche Orientierung am Patientenbett und im Operationssaal verbessern. KI-gestützte Segmentierung erweitert diese Plattformen zusätzlich, indem sie schnell präzise anatomische Modelle erzeugt, die kritische Strukturen verdeutlichen. Zusammen prägen diese Technologien einen präziseren, fundierteren und effizienteren Ansatz in der thoraxchirurgischen Versorgung.

So starten Sie

Medicalholodeck integriert sich in sichere Krankenhaussysteme und bietet PACS-Zugriff, HIPAA-konforme Datenverarbeitung und volle Sicherheit der Patientendaten. Es läuft auf stereoskopischen 3D-Displays, VR-Headsets, mobilen Geräten und Standard-Windows-Systemen und ermöglicht so den flexiblen Einsatz in Krankenhäusern, Klassenzimmern und Trainingszentren.

Spezialisierte Funktionen für die chirurgische Planung sind exklusiv für Medical Imaging XR PRO. Derzeit ist Medicalholodeck nur für Bildungszwecke verfügbar. Die Plattform durchläuft derzeit die FDA- und CE-Zertifizierung, und wir erwarten, dass Medical Imaging XR PRO bald in den Märkten der USA und der EU verfügbar sein wird.

Für Updates, regulatorische Neuigkeiten, Verfügbarkeit oder Fragen kontaktieren Sie bitte info@medicalholodeck.com.