Plastische Operationen exakt planen

3D-Patientenmodelle

Zur Erfassung der Körperoberfläche und Gewebestruktur werden verschiedene Methoden eingesetzt. Zu sehen hier etwa die Brustregion mit Laserlicht-Fotografie, CT- und MRT-Bildern.

© Klinikum rechts der Isar   

Die Arbeitsgruppe CAPS beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren mit Technologien zur 3D-Erfassung von Körperoberflächen und Weichteilgewebe. Bisher nutzt der Operateur bei plastischen Operationen herkömmliche, zweidimensionale Fotografien als Grundlage für seine Arbeit. Der Erfolg einer Operation hängt in hohem Maße von Erfahrung und individuellem Können des Arztes ab und kann nicht anhand objektiv messbarer Kriterien bewertet werden.

Ziel des Projektes

Ziel des Projektes ist es nun, eine exakte patientenspezifische 3D-Operationsplanung und -simulation zu ermöglichen. In der Industrie wird heutzutage kaum ein Gebrauchsgegenstand ohne 3D-Technologie in der Entwicklung produziert. Wir wollen das gleiche Prinzip auf den menschlichen Körper übertragen. Die besondere Schwierigkeit besteht unter anderem darin, die Körperteile in ihrer ganzen Komplexität fehlerfrei wiederzugeben, obwohl der Körper nie vollkommen bewegungslos ist.

Zwei verschiedene Ansätze

Für die Erfassung von Körperoberfläche und Gewebestruktur setzen die Wissenschaftler zwei verschiedene Methoden ein.

Während die äußere Form mittels einer speziellen Laserlicht-Fotografie in wenigen Sekunden bei jedem Patienten individuell "gescanned" wird, werden für die Simulation der Gewebestruktur vorher berechnete Mittelwerte herangezogen. Aus vielen CT- und MRT-Bildern werden nach Geschlecht, Größe, Gewicht und Alter geordnete virtuelle 3D-"Patientenmodelle" entwickelt. Oberfläche und Gewebe zusammen ergeben dann das exakte Modell eines Patienten, an dem alle OP- Maßnahmen simuliert werden können.

Noch liegt viel Arbeit vor, doch die Forscher gehen davon aus, dass die von ihnen entwickelte Methode irgendwann überall in der Chirurgie zum Einsatz kommen wird.

Projektbeteiligungen

Neben der federführenden Arbeitsgruppe CAPS (Computer Assisted Plastic Surgery) der Klinik für Plastische Chirurgie und Handchirurgie beteiligt sich von Seiten der TU München auch die Fakultät für Informatik (Prof. Westermann) an "Sinus", ein weiterer Partner ist die Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informatik der FH Osnabrück. Die industrielle Unterstützung kommt von den Firmen Steinbichler Optotechnik GmbH, CADFEM GmbH, PolyDimensions GmbH und VRLOGIC GmbH. 90 Prozent der Projektkosten in Höhe von rund 750.000 Euro übernimmt das Bundesministerium, die restlichen 10 Prozent müssen von den Industriepartnern finanziert werden.