Präzise Navigation in der Neurochirurgie: die Standard-Datenbrillen

30.01.2025

Neurochirurgische Eingriffe erfordern höchste Präzision. Neue Technologien wie die neurochirurgische Spatial Computing Navigation, die auf Standard-Datenbrillen basiert, bieten Chirurginnen und Chirurgen künftig eine optimierte Navigation – wirtschaftlich und effizient.

Bild: Zwei Chirurgen in grüner OP-Kleidung demonstrieren ein medizinisches Verfahren an einem Modellkopf, wobei einer eine Datenbrille trägt; Copyright: Fraunhofer IWU

Durch die Datenbrille wird der reale Operationssaal sichtbar. Die App projiziert individuelle Patientendaten direkt auf den entsprechenden Kopf im Sichtfeld.

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Um Patientinnen und Patienten möglichst wenig zu belasten, setzen neurochirurgische Eingriffe auf minimal-invasive Methoden. Besonders bei bestimmten Hirntumoren wird oft der Zugang durch die Nase gewählt, um umliegendes Gewebe zu schonen. Hierbei unterstützen hochauflösende MRT-Bilddaten, die über eine Standard-Datenbrille direkt im Blickfeld der Operierenden angezeigt werden. Die Grundlage für diese Technologie wurde durch eine Zusammenarbeit des Zittauer Institutsteil des Fraunhofer IWU und der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie des Universitätsklinikums Leipzig (UKL) gelegt.

Neurochirurgische Navigation wie ein GPS-System

Kernstück der Lösung ist eine App, die MRT-Bilder mit der realen OP-Situation zusammenführt. Sie ermöglicht eine topographisch präzise Zuordnung des OP-Bereichs und bietet eine GPS-ähnliche Navigation. Chirurgische Instrumente werden im System abgebildet, und ihre exakte Position wird in Echtzeit angezeigt.

„Unserem Team ist mit einer vollautomatisierten Registrierung bei der neurochirurgischen Spatial Computing Navigation ein weltweites Novum gelungen. Binnen einer Sekunde ist die Kalibrierung und Registrierung abgeschlossen und die Navigation zur Echtzeiterkennung der Instrumenten-Position startklar. Das entwickelte System ist sehr intuitiv bedienbar und kommt dem Gebrauch einer GPS-Assistenz sehr nahe.“, erklärt Dr. Ronny Grunert, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IWU und Leiter der Forschungsgruppe Legend am UKL.

Benutzerfreundlichkeit im OP

Ein intuitives User-Interface sorgt dafür, dass die Aufmerksamkeit der Operierenden ausschließlich auf wesentliche Informationen gelenkt wird. Ein grünes Fadenkreuz markiert präzise die Position der Instrumentenspitze im MRT-Bild, eingeblendet in die Datenbrille.

Wirtschaftlicher Einsatz durch Standard-Datenbrillen

Im Vergleich zu herkömmlichen Navigationssystemen, die mehrere Hunderttausend Euro kosten, ist die neue Lösung dank Standard-Datenbrillen wesentlich günstiger. „Diese Brillen kosten einen Bruchteil computergestützter Navigationssysteme für die Neurochirurgie“, betont Grunert. Ziel ist es, hochpräzise Navigationstechniken auch weniger finanzstarken Gesundheitssystemen zugänglich zu machen.

3D-gedrucktes Handstück als Schlüsselkomponente

Das Fraunhofer IWU hat ein spezielles Handstück entwickelt, das chirurgische Instrumente aufnimmt und ihre Position mithilfe von Markern bestimmt. Diese Marker werden von der Datenbrille erkannt und ermöglichen eine präzise Navigation. Die Herstellung erfolgt mittels 3D-Druck am UKL in Leipzig.

Nächste Schritte und Marktzulassung

Ein erster Pilotkurs am anatomischen Modell wurde bereits im Herbst 2024 am UKL durchgeführt. Der nächste Meilenstein ist die Fertigstellung des Prototyps und die Zulassung nach den Regularien der Medical Device Regulation für den europäischen Markt sowie der amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA für die USA. Der Einsatz am Patienten könnte in ca. zwei Jahren erfolgen.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Mehr über das Fraunhofer IWU unter: www.iwu.fraunhofer.de