Operationstechnologie: Augmentierte Realität in der Orthopädie

Die Fähigkeiten des Chirurgen können technologisch erweitert werden. Informationen bezüglich optimaler Implantatlage, anatomischer Strukturen und Osteotomie-Ebenen können in Echtzeit patientenspezifisch eingeblendet werden.

Prof. Dr. med. Mazda Farshad
Ärztlicher Direktor

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Präoperative Planungen, die Platzierung von Schrauben und Prothesen, Implantat-Positionierungen und Korrektur-Osteotomien basieren aktuell weitestgehend auf dem Augenmass und der Erfahrung des Chirurgen. Verschiedene Bestrebungen wie z. B. Navigationstechniken und intraoperative Bildgebungen versuchen die Präzision der Eingriffe zu erhöhen und damit die Risiken und Fehler zu vermindern. Vielversprechend sind patientenspezifische CT-basierte Schnittblöcke oder sogenannte «Guides» zur präziseren Umsetzung der operativen Planung. Diese ermöglichen eine genaue und sichere Durchführung von Operationsschritten am Knochen. Diese Technologie ist aktuell limitiert auf den Knochen und findet u.a. aufgrund relativ langer Vorbereitungszeit nur in speziellen Fällen Anwendung.

Eine neue Technologie, die in den letzten Monaten technisch stark vorangeschritten ist, ist die erweiterte Realität (Augmented Reality, AR). Diese Technologie erlaubt das Verschmelzen oder Überprojizieren eines computer-entwickelten Hologramms auf die Realität. Die Technologie hat in der Industrie bereits breite Anwendung gefunden. Der potenzielle Nutzen der AR in der Medizin ist noch zu erforschen. Dem Chirurgen kann während der Operation zusätzlich zu Patienteninformationen auch die nicht präparierte Anatomie auf Basis präoperativer oder intraoperativer Bildgebung (erweitertes Sehen) eingespielt werden. Die Einführung von AR in der Orthopädie bedarf einiger Forschungs- und Entwicklungsarbeit: Aktuell untersuchen wir, ob die Technologie grundsätzlich während orthopädischer Operationen anwendbar ist (Feasibility), indem dem Chirurgen die patientenspezifische 3D-Bildgebung anhand präoperativer Computer-Tomographie-Daten während der Operation zur Verfügung gestellt wird. Zudem wird ex-vivo die Präzision (Accuracy) des Überblendens von Hologrammen (Overlay) untersucht, aktuell anhand von Wirbelsäulen- und Fussmodellen. Parallel dazu arbeiten wir zusammen mit Ingenieuren und IT-Spezialisten daran, Methoden zu entwickeln, um die präzise Überlagerung für eine chirurgische Anwendung zu optimieren und zu automatisieren.