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In die vierte Dimension vordringen

Die Forschungsgruppe 4D-Visualisierung an der Klinischen Abteilung für allgemeine Hals-, Nasen- und Ohrenerkrankungen (suppl. Leiter Prof. Gunkel) hat neue Räumlichkeiten an der HNO-Klinik (Vorstand Prof. Zorowka) bezogen. Dies nahm Prof. Wolfgang Freysinger zum Anlass, die Arbeit seines Teams vorzustellen und die Möglichkeiten von Visualisierungen und Navigation in der HNO-Chirurgie darzulegen.

„Nach zehn Jahren Tätigkeit ist es nun dank der Unterstützung durch die Medizinische Universität und die Tilak gelungen, ein eigenes Büro für unsere Forschungseinheit zu finden“, freut sich Prof. Wolfgang Freysinger, der Leiter der Gruppe, über die neuen Möglichkeiten. „Hier stehen uns nun zwei Räume zur Verfügung, in denen wir neben einem Büro auch ein kleines Labor einrichten konnten. Dies gibt uns die Möglichkeit, auch in schwierigen Zeiten zukunftsorientiert zu forschen.“ Neben Freysinger arbeiten derzeit vor allem die Mediziner Prof. Andreas Gunkel und Dr. Florian Kral, die Informatiker Georgi Diakov, M. SC. und Özgür Güler, B. Sc. sowie der Mathematik-Diplomand Rudolf Stoffner in der Arbeitsgruppe.

Bereits erfolgreich im Einsatz

3D-Navigation - die Positionsbestimmung von Instrumenten und Sonden im Patienten auf Basis präoperativer, radiologischer Daten - ist eine relativ neue Technik, die die Sicherheit für den Patienten bei schwierigen Operationen deutlich erhöht. Einfachste Anwendungen der Visualisierung gibt es beinahe schon seit Beginn der modernen Medizin. Der technologische Fortschritt ermöglicht heute aber hochpräzise Einsätze für Visualisierungen, die vor wenigen Jahren noch undenkbar erschienen. Ein erster Höhepunkt erlebte die Innsbrucker Forschung in diesem Bereich mit der navigierten Biopsie der Gletscherleiche „Ötzi“. Seither erleichtern Visualisierungen die mikroskopische Chirurgie in vielen Bereichen. An der HNO-Klinik ist die klinische, intraoperative 3D-Navigation seit zehn Jahren erfolgreich im Einsatz. Die Klinik verfügt über eine Vielzahl von Navigationssystemen, die im gesamten Spektrum der HNO-Chirurgie eingesetzt werden können. Es handelt sich um mechanische, optische, magnetische und robotische Positionsmessverfahren, die die aktuelle Position einer Sonde oder eines Instrumentes im Patienten anzeigen. Der Chirurg orientiert sich damit in allen möglichen medizinischen Bildern des Patienten. Dabei werden extrem hohe Ansprüche an die Geräte gestellt, da es bei solchen Operationen oft nur um Millimeter geht.

In einen neuen Bereich vordringen

„Wir sind ein klinisches Center of Excellence mit realen Anwendungen“, betont Prof. Freysinger. Mit seiner Forschungsgruppe möchte er den erfolgreich eingesetzten 3D-Modellen eine vierte Dimension verleihen, jene der Zeit. Während bisher nur mit statischen, präoperativen Patientendaten gearbeitet wurde, möchte Freysinger die Modelle dynamisieren. Ein großes Problem stellen dabei die Weichteile im menschlichen Körper dar. „Diese beweglichen Elemente in die Navigation zu integrieren wird die Herausforderung der kommenden zehn Jahre sein“, so Wolfgang Freysinger. Das Forschungsspektrum der 4D-Visualisierungsgruppe reicht von Telepräsenz, Navigation in Videosequenzen bis hin zur navigierten Applikation von Strahlen- und Chemotherapie.

Faszinierende Anwendungen

Dabei arbeiten die Forscher auch mit dem ARS Electronica Center in Linz zusammen, wo sie den so genannten CAVE dazu nutzen, medizinische Bilddaten in einer virtuellen multiuserfähigen Umgebung zu visualisieren. Der Linzer CAVE ist einer von nur drei öffentlich zugänglichen CAVEs weltweit. Die hier erstmals realisierte Visualisierung von Patientendaten beruht auf der Zusammenarbeit von Medizinern, Informatikern, Physikern, Mechatronikern und Künstlern. Das Besondere ist die ausschließliche Verwendung von klinischem Bildmaterial und damit die Herstellung von Modellen aus echten Patientendaten. Bei all der Technik steht für Freysinger aber ein Ziel im Vordergrund: „Wir wollen, dass die Technik in der klinischen Praxis in den Hintergrund tritt, gleichzeitig aber das notwendige Wissen optimal zur Verfügung steht.“ Der Arbeitsgruppe geht es auch darum die Navigation zu popularisieren. „Akademisch ist hier schon sehr viel passiert, jetzt geht es darum im klinischen Bereich die Möglichkeiten dieser Technologien aufzuzeigen“, so Freysinger abschließend.