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Augmented und Mixed Reality: Animation statt Leichensektion

Beschäftigte und Studierende im Medizinsektor profitieren gleichermaßen von innovativer Technologie. Der Einsatz von Augmented und Mixed Reality ermöglicht eine bislang ungeahnte Effizienz und revolutioniert so die medizinische Ausbildung.

Dank Augmented und Mixed Reality wird das herz auch in den eigenen vier Wänden erlebbar. Bildquelle: © 3D4Medical

Dank Augmented und Mixed Reality wird das herz auch in den eigenen vier Wänden erlebbar.

Wer an medizinische Ausbildung denkt, hat zunächst häufig schwere und teure Bücher im Kopf. Das hilft bei der Theorie, für die Praxis nur bedingt. Angehende Ärzte müssen daher auch an echten Körpern üben – zunächst an Leichen. Leichensektion ist der traditionelle Weg Anatomie zu lernen. Vielen Instituten fehlen dafür allerdings die Infrastruktur oder die finanziellen Möglichkeiten. Geht es nach John Moore, CEO von 3D4Medical, wird es diesen Teil des Medizinstudiums schon bald nicht mehr geben. Moore und sein Team entwickeln Software und Apps für die Ausbildung und den Einsatz im OP.

»Unsere Augmented und Mixed Reality-Anwendung basiert auf medizinisch besonders detaillierten 3D-Modellen, die wir mit großem Aufwand fotorealistisch und originalgetreu entwickelt haben«, so Moore. Gerade diese Kombination aus Realitätstreue und einer in der realen Welt unmöglichen Darstellung sei, die Lösungen und Produkte von 3D4Medical auszeichneten und somit selbst erfahrene internationale Partner wie die Mayo-Klinik überzeugen konnten. Die Non-Profit-Organisation Mayo-Klinik mit Sitz in Rochester, Minnesota, ist für ihre neuartigen Behandlungsmethoden bekannt. Speziell ausgebildete Ärzte erarbeiten mit raffinierten Techniken Befunde für rund 2000 Patienten täglich. Darüber hinaus ist die Klinik auch in der Forschung und Ausbildung tätig.

Das aktuelle Video Complete Heart zeigt das wohl bislang genauste realistische 3D-Modell eines Herzens. Die Entwicklung der zugrundeliegenden Technologie hat selbst mit einem großen Team und entsprechender Ausstattung mehrere Jahre in Anspruch genommen. Ein weiteres Jahr hat es gedauert, bis das Herzmodell mit seinen 100 beweglichen Teilen so natürlich und fotorealistisch aussah wie im nun fertig gestellten Video. »Beispielsweise kann sich der Anwender mithilfe eines iPads ein fotorealistisches, funktionales Herz einfach überall platzieren und sogar auf dem Küchentisch anzeigen lassen«, sagt Moore.

Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerung

Beschäftigte und Studierende im Medizinsektor profitieren gleichermaßen von innovativer Technologie. So lassen sich Vorgänge und Prozesse beispielsweise zeitunabhängig veranschaulichen. Zudem muss bei einem wesentlichen Teil der medizinischen Ausbildung nicht länger auf physische Modelle zurückgegriffen werden. »Dozenten können virtuelle und physische Sektionen aufzeichnen und Medizinstudenten zur Verfügung stellen. Sie müssen somit nicht länger passiv im Hörsaal oder Seminarraum sitzen.« Mit der heute verfügbaren Technologie könnten sie bereits virtuell Schnitte von Organen erstellen, Organe sezieren und diese mithilfe von Augmented Reality von allen Seiten betrachten.

Aber nicht nur Studenten und Dozenten profitieren vom AR-Einsatz in der medizinischen Ausbildung. Für Bildungseinrichtungen und andere Anwender bestehen ebenfalls große Einsparmöglichkeiten. »Augmented Reality hat das Potenzial, die oftmals kostspielige Leichensektion praktisch vollständig zu ersetzen«, ist Moore überzeugt. In diesem Bereich fallen oftmals hohe Kosten an, vor allem in Ländern, wo es nicht genügend Spender gibt. »AR bietet im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eine effizientere und kostengünstigere Form der Ausbildung.«

Auch die Frage nach der praxisnahen Lehre spielt diesbezüglich eine wichtige Rolle. Wie realistisch ist eine Leichensektion? Und wie realistisch ist im Vergleich hierzu die durch die Medizintechnik ermöglichte virtuelle Variante? Bei Leichensektionen können Dozenten und Studenten nur an toten Körpern arbeiten. Mit einer Technologie wie Complete Heart kann die Sektion an einem schlagenden Herzen erfolgen. Beispielsweise lassen sich die Entstehung von Endokarditiden auf den Herzklappen und deren Auswirkungen in Echtzeit verfolgen. Die Abläufe im Körper können verlangsamt dargestellt werden, um die Folgen eines Problems bei den Herzklappen für den Blutkreislauf sichtbar zu machen. Außerdem lassen sich alle Abläufe auch in Echtzeit darstellen, während es bei einer Leichensektion weder Blutfluss noch Bewegung gibt.

Für Moore liegt ein Großteil des Potenzials der Technologie nicht im bloßen Einsatz von AR, sondern in deren Kombination mit Künstlicher Intelligenz (KI). Die Zukunft gehört einer Kombination aus Augmented Reality und KI. Die Smartglasses von Chirurgen werden erkennen, was diese gerade sehen: eine Aorta, eine Vene oder einen Nerv, der nicht durchtrennt werden darf. »Sie werden den Anwendern und selbst Neulingen sicher durch jede Operation führen.«

Auch wenn es sich bei künstlicher Intelligenz um ein Trendthema handelt, sind die Vorteile in diesem Bereich für Moore offensichtlich. »Für einen Partner wie die Mayo-Klinik liegen diese darin, dass der umständliche Umgang mit echten Körpern entfällt.« Bei einigen Operationen tritt viel Blut oder Rückenmarksflüssigkeit aus. Dies stellt ein Risiko dar, da es den Sichtbereich des Chirurgen einschränkt, der die Operation dann praktisch blind durchführen muss. Hier zeigt sich der Vorteil von Overlays und Bezeichnungen, die vor der Operation anhand eines 3D-Scans der Körper von Patienten erstellt wurden. Der Chirurg sieht trotz des Blutes und der Rückenmarksflüssigkeit ein fotorealistisches Bild des fraglichen Körperteils. Dadurch sinkt das Risiko deutlich, dass wichtige Nerven durchtrennt werden oder Operationsbesteck zurückbleibt.

»Where innovation means business«

3D4Medical ist Teil von Enterprise Ireland, eine Organisation der irischen Regierung zur Wirtschaftsförderung. Sie arbeitet eng mit Unternehmen zusammen, um ihnen zu helfen, globale Märkte zu erschließen sowie zu wachsen, Innovationen voranzutreiben und Exporte zu steigern. Enterprise Ireland kooperiert mit Unternehmern, irischen Firmen, Forschungseinrichtungen und Investoren, um den Außenhandel, die Innovationsstärke, Führungsrolle und Wettbewerbsfähigkeit Irlands voranzutreiben. Auf diese Weise unterstützt die Organisation nachhaltiges Wirtschaftswachstum und regionale Entwicklung. Zudem trägt Enterprise Ireland aktiv dazu bei, Beschäftigung in Irland zu schaffen und zu halten.
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Screenshot Complete Heart Bildquelle: © 3D4Medical

Screenshot Complete Heart