Software für erweiterte Realität startet eine neue Phase der Kniechirurgie
Jedes Jahr werden weltweit mehr als 700 000 Operationen am vorderes Kreuzband (engl. ACL) und 2,6 Millionen Operationen für Kniegelenkersatz (engl. TKA) durchgeführt. Als Motivation zum Start für das Projekt in.nav dienten Zahlen: Im Schnitt sind mehr als 20-25 % derBetroffenen unzufrieden, 10-15 % benötigen eine Revisionsoperation. „Zum ersten Mal wird in der Chirurgie erweiterte Realität (AR) als Unterstützungswerkzeug für komplexe chirurgische Eingriffe eingesetzt. Das Projektteam hat zwei Software-Anwendungen entwickelt und an postmortalen Probanden auf der Grundlage der in.nav-Technologie für Kniechirurgie validiert“, erläutert Rui Melo, Technischer Leiter bei Perceive3D, der Firma mit Hauptsitz in Portugal, die als Projektkoordinator fungiert.
Gesund und munter, Kniechirurgie mit in.nav
Bei Kreuzbandoperationen mit in.navACL wird ein neues Sehnentransplantat in die Kanäle des Femur und der Tibia eingesetzt. Eine Anwendung verarbeitet das Video eines Arthroskopie-Turms,prüft die Knochenoberfläche anhand von präoperativen Röntgenbildern oder MRT-Scans und zeigt die Position der Oberschenkel- und Schienbeinkanäle an. Sie basiert einzig auf der Verarbeitung des arthroskopischen Videos und spezialisierten Werkzeugen mit Markierungszeichen (eine Reihe an Referenzpunkten), um die Anatomie und Instrumente zu verfolgen. Zu Beginn der Arbeit mit in.navTKA – für Knieersatzoperationen – wird eine Anwendung auf einem Handgerät ausgeführt, die eine Kamera verwendet, um die chirurgischen Fachkräfte zur präzisen Positionierung des Implantats durch die unterschiedlichen Schritte einer Knieoperation ohne Bilder zu leiten. In diesem Fall sind keine präoperativen Bilder von der Computertomografie oder MRT-Scans vorhanden und das Verfahren basiert auf der Verarbeitung des Videos und kleinen Markierungszeichen am Femur und der Tibia in der Nähe der Inzision.
Herausforderungen für das Videosystem
„Ein AR-Navigationssystem auf der Grundlage eines Videos ist wie geschaffen für Kreuzbandoperationen, da Chirurgen bereits Kameras zur Visualisierung des Inneren des Gelenks einsetzen“, merkt Melo an. Er fährt fort: „Dennoch stellen Platzbeschränkungen im OP und die Komplexität der verwendeten Instrumente eine Herausforderung für in.navACL dar.“ Ein System, das auf tatsächliche Bildinhalte angewiesen ist, um Führungsinformationen auszugeben, hat zwangsläufig Flüssigkeit, Ablagerungen, Artefakte der Bildverarbeitung sowie mehrere Instrumente gleichzeitig im Sichtfeld und steht somit einer beachtlichen Herausforderung gegenüber. „Dennoch konnten wir einen Punkt erreichen, an dem die Nutzbarkeit des Systems von Chirurgen in Versuchen an Verstorbenen bewertet werden konnte, um klinisches Feedback zu erhalten“, erklärt er.
Die Zukunft der Knie Europas und der Vereinigten Staaten
„Mit Abschluss dieses Projekts haben wir die Risiken der in.navACL-Software weitestgehend beseitigt und sind mit der weiteren Iteration chirurgischer Instrumente vorangeschritten“, betont Melo. Dies hat das Unternehmen in eine Position gebracht, an der es sein Netzwerk ausschöpfen kann, um den richtigen Partner für den Einbau der Technologie in Operationstürme sowie einen Antrag auf Genehmigung zu finden. Das nächste Ziel des Unternehmens ist es, nächstes Jahr ein eigenes Produkt als Kniegelenkersatz in der EU und den Vereinigten Staaten einzuführen. Die Macht der erweiterten Realität für Kniechirurgie wird Probleme der Ergonomie und Ökonomie des Operationssaales lösen und den Weg für eine spätere Integration mit Robotertechnik ebnen. Bisher war die Forschung hauptsächlich auf die Verbesserung der Metall-/Kunststoffimplantate und Instrumente konzentriert. Melo fasst zusammen: „Der Einsatz von Technologien wie in.nav wird durch geringere anfängliche Investitionskosten und eine verbesserte Ergonomie die Verwendung von Navigationsausrüstung für alle chirurgischen Fachkräfte und Gesundheitseinrichtungen demokratisieren.“
Schlüsselbegriffe
in.nav, Chirurgie, Knie, erweiterte Realität, vorderes Kreuzband, Kniegelenkersatz
