„Flugsimulator ins Gehirn“ kann die Schulung von Neurochirurgen revolutionieren

Neurochirurgen haben einen neuen, hochmodernen Simulator für spezielle Gehirn-OPs getestet. Das Gerät erlaubt erstmals die Simulation komplizierter Behandlungen gefährlicher Arterienerweiterungen unter realitätsnahen Bedingungen.

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Der Simulator könnte einen wesentlichen Beitrag zur praxisnahen Schulung von Neurochirurgen für diese herausfordernden Operationen leisten. Der Praxistest an der Universitätsklinik für Neurochirurgie am Kepler Universitätsklinikum Linz war ein großer Erfolg. Die Ergebnisse wurden im internationalen Journal World Neurosurgery veröffentlicht.

„Diese Kooperation ermöglichte erstmals, wirklich lebensechte Bewegungen der Arterienwände sowie den wahren Blutfluss zu simulieren. Beide Aspekte sind für den Erfolg der Behandlung von Aneurysmen, also von gefährlichen Arterienerweiterungen, wesentliche Kriterien. Denn während das korrekte Ansetzen der chirurgisch erforderlichen Clips von der Wandbewegung wesentlich beeinflusst wird, ist die Veränderung des Blutflusses eine wichtige Informationsquelle über den Erfolg der OP.“, erklärt Prof. Andreas Gruber, der Vorstand der Universitätsklinik für Neurochirurgie. Der Simulator wurde in enger Zusammenarbeit von Expertinnen und Experten aus Neurowissenschaft und Software-Engineering entwickelt.

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Echte OP-Instrumente und ein realer Zeitablauf

Doch die Innovation an der Universitätsklinik für Neurochirurgie geht noch deutlich weiter: Es können die tatsächlich im OP verwendeten Instrumenten eingesetzt und so eine bis dato unerreichte Realitätsnähe erzielt werden. Zusätzlich verfügt der Simulator über Echtzeit-Technologie. Das bedeutet, dass die Begegnung zwischen dem OP-Instrument und der Gefäßwand ohne Verzögerung berechnet wird - und so den exakten Zeitabläufen einer echten OP entspricht.

„Dies erlaubt, dass die Chirurginnen und -chirurgen unter realitätsnahen Bedingungen lernen können. Nur so können sie entscheidende Fertigkeiten wie Auge-Hand-Koordination, Tiefenwahrnehmung und taktile Unterscheidungsfähigkeit schulen und perfektionieren.“, so Prof. Gruber. Jetzt wurde der Simulator erstmals von versierten Neurochirurgen mit durchschnittlich über 14 Jahren Berufserfahrung getestet.

Grundlage waren die Daten tatsächlicher OPs

Dafür benutzten die Mediziner Daten von tatsächlich ausgeführten Operationen als Grundlage für die Simulation. Dies erlaubte anschließend einen Vergleich des ursprünglich erzielten Operationserfolges mit den Ergebnissen der simulierten OP. Nach Nutzung des Geräts berichteten 89 Prozent von ihnen über ein verbessertes anatomisches Verständnis - und 94 Prozent sind der Meinung, dass die Übung am Simulator in die neurochirurgische Ausbildung integriert werden sollte.

Das Software-System für die virtuellen Aneurysmen-OPs wird seit dem Jahr 2012 von der Universitätsklinik für Neurochirurgie gemeinsam mit der RISC Software GmbH Hagenberg und dem Institut für Neuroradiologie am Kepler Universitätsklinikum entwickelt. Die Herausforderung für die Partner ist vor allem das Erzielen einer möglichst großen Realitätsnähe bei gleichzeitig möglichst kleinem Rechenaufwand.

Denn zum einen ist ein anspruchsvolles mathematisches Modell für die Darstellung des Verhaltens der Gefäßwand notwendig, zum anderen sollen die Berechnungen in Echtzeit erfolgen, um einen möglichst realistischen OP-Verlauf darstellen zu können. Dieser Spagat gelang dem Team durch die Verwendung spezieller Methoden und Algorithmen sowie geschickter Aufteilung verfügbarer Prozessorleistungen.

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